JPS63155253A - 並列コンピユ−タ通信制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 並列コンピュータ通信制御方式において、送受信の時間
的順序を保証し、かつ通信の経路を任意に選択可能とす
るために、各プロセッサが、送信順序番号を管理するテ
ーブルと受信順序番号を管理するテーブルとを保持し、
受信プロセッサで受信順序を調整することにより、効率
的な通信を実現する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は並列コンピュータ通信制御方式、特にプロセッ
サ間通信のメツセージ送受信に関する時間的順序を保証
し、かつ任意の通信経路を選択可能とした並列コンピュ
ータ通信制御方式に関するものである。

複数台のプロセッサが互いにデータ通信を行いながら、
並列に処理を進める並列コンビエータ・システムが開発
されている。このようなシステムでは、一般に、１つの
プロセッサから同一プロセッサに対して複数のメツセー
ジを送信するとき。

送信の時間的順序が、受信に際して保証される必要があ
る。また３通信路が固定化されていると。

効率的な通信ができないので１通信路を任意に選択でき
ることが望まれる。

〔従来の技術〕

並列コンピュータのプロセッサ間通信では、一般に送受
信の時間的順序が保証されなければならない。そのため
、従来の通信方式では、あるプロセッサから９他のある
プロセッサへの通信の経路を固定にし２メツセージが常
に同じ経路を通るようにして１時間的順序を保証してい
た。即ち、メツセージを中継するプロセッサが、送受信
するプロセッサに対応して予め定められており、メツセ
ージを中継する各プロセッサでは、先に到着したメツセ
ージを先に送信することによって、メツセージの到着順
序が逆転するのを防止するようにされていた。

例えば、第２図に示す二次元メツシュ状に接続された並
列コンピユータ・システムにおいて、■Ｄ＝１のプロセ
ッサ１０から、ＩＤ＝９のプロセッサ１０へ通信する場
合、ＩＤが１から２．２から３．３から６，６から９の
各プロセッサ間の通信路３０を用いるというように、予
め固定的に定められていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の通信方式では９通信路が固定化されているため、
あるプロセッサから他のあるプロセッサへの通信が頻繁
にあるとき、中継するプロセッサの負担が重（なり、ま
た９通信量が通信路の負荷に大きく左右されるために１
通信効率の悪化を招くことがあるという問題があった。

本発明は上記問題点の解決を図り、送受信の時間的順序
を保証し、かつ通信路を任意に選択できるようにして、
効率のよい通信を可能とする方式を提供することを目的
としている。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の基本構成例を示す。

第１図において、１０は並列コンピュータを構成するプ
ロセッサ、１１はメツセージを送信する送信処理部、１
２は送信するメツセージが一時的に格納される送信メフ
セー、ジバッファ、１３は送信順序番号管理テーブル、
１４はメツセージを他のプロセッサに送信することを要
求する送信要求部、１５は送信するメツセージのヘッダ
を作成するメッセージヘフグ作成部、１６はメツセージ
ヘッダに送信順序番号を設定する順序番号設定部。

１７は送信順序番号管理テーブル１３内の順序番号を更
新する順序番号更新部、１８はメツセージを受信する受
信処理部、１９は受信メツセージが一時的に格納される
受信メツセージバッファ、２０は受信メッセージが自プ
ロセッサ宛であるが否かを判定する送信先判定部、２１
は受信順序番号管理テーブル、２２は受信したメツセー
ジに関する処理を実行するメツセージ処理部、２３は受
信メツセージの順序を調整するメツセージ順序制御部、
２４はメツセージ内の順序番号と受信順序番号管理テー
ブル２１内の該当順序番号とを比較する順序番号比較部
、２５は受信順序番号管理テーブル２１内の順序番号を
更新する順序番号更新部。

２６はメツセージの処理を保留するためにメツセージの
キューイングを行うメツセージキューイング部を表す。

プロセッサ１０は、他のプロセッサへ送信するメッセー
ジに付加する順序番号を記憶する送信順序番号管理テー
ブル１３と、他のプロセッサから受信して処理可能なメ
ツセージに付加される順序番号を記憶する受信順序番号
管理テーブル２１とを持つ。

送信要求部１４からメツセージの送信要求があると、メ
ッセージヘッダ作成部１５が起動され。

メツセージヘッダ作成部１５は、順序番号設定部１６に
よって、送信するメツセージのヘッダに。

送信順序番号管理テーブル１３から読み出した送信先プ
ロセッサの送信１ＩＩＩ序番号を設定する。また。

順序番号更新部１７によって、送信順序番号管理テーブ
ル１３におけるその送信順序番号をカウントアツプする
。このメツセージヘッダを持つメッセージを送信メツセ
ージバッファ１２に設定し。

送信処理部１１を起動すると、送信処理部１１は。

そのメツセージを任意の通信路を介して他のプロセッサ
へ送出する。

他のプロセッサからメツセージが送られてくると、受信
処理部Ｉ８は、受信メンセージバッファ１９にそのメツ
セージを一旦格納する。そして。

送信先判定部２０を起動する。送信先判定部２０は、そ
の受信メツセージが自プロセッサ宛であるか否かをメツ
セージへンダによって判定し、自プロセッサ宛でない場
合には、送信処理部１１によって、送信先プロセッサま
たは中継プロセッサにそのメッセージを転送する。自プ
ロセッサ宛である場合には、メツセージ順序制御部２３
を起動する。

メツセージ順序制御部２３は、順序番号比較部２４によ
って、受信順序番号管理テーブル２１における送信元プ
ロセッサに対応する順序番号と。

メツセージに付加された順序番号とを比較する。

−敗する場合には、順序番号更新部２５によって。

受信順序番号管理テーブル２１における該当する順序番
号をカウントアツプし、メッセージ処理部２２にメツセ
ージを引き渡す、順序番号が一致しない場合には、メツ
セージキューイング部２６によって、受信メツセージを
受信順序番号管理テーブル２１にキューイングし、一致
する順序番号を持つメツセージが到着するまで、メッセ
ージの処理を待ち合わせる。

〔作用〕

各プロセッサ１０が、送信順序番号管理テーブル１３お
よび受信順序番号管理テーブル２１を持ち、送信順序番
号管理テーブル１３には、各送信先プロセッサへのメツ
セージの送信回数に対応する送信順序番号が格納される
。この送信順序番号は、各メツセージのヘッダに設定さ
れるので、このヘッダ内の順序番号によって、送信の時
間的順序を知ることができる。

受信順序番号管理テーブル２１には、各送信元プロセッ
サからきたメツセージについての受信処理回数に対応す
る受信順序番号が格納されるので。

これから処理すべき順序番号を持つメッセージを選択す
ることができ、受信順番を調整することができる。

〔実施例〕

第２図は本発明に関連する並列コンピュータのシステム
例、第３図は本発明に用いられる送信順序番号管理テー
ブルの例、第４図は本発明に用いられる受信順序番号管
理テーブルの例、第５図は本発明の一実施例に係るメ゛
ツセージの例、第６図は本発明の一実施例に係るメツセ
ージキューイング説明図、第７図は本発明の一実施例に
係るメツセージ送信処理の例、第８図は本発明の一実施
例に係るメツセージ受信処理の例を示す。

本発明は１例えば第２図に示すような二次元メツシュ状
に接続された並列コンピュータのシステムに適用される
。第２図において、１０はプロセッサ、３０は通信路を
表す。なお、あるブロモ。

すから他のプロセッサへの通信の経路が複数あって、そ
れを動的に選択できるシステムであれば。

同様に適用できる。

各プロセッサ１０は９例えば第３図および第４図に示す
ような送信順序番号管理テーブル１３゜受信順序番号管
理テーブル２１を持つ。送信順序番号管理テーブル１３
および受信順序番号管理テ−プル２１は、各プロセッサ
１０に対して予め付与された識別番号であるプロセッサ
ＩＩ）に対応するエントリを持つが、自プロセッサＩＤ
のエントリはなくてもよい。

送信順序番号管理テーブル１３は、各プロセッサＩＤ＝
ｉに対応して、送信順序番号Ｓｉを記憶する。受信順序
番号管理テーブル２１は、各プロセッサＩＤ＝ｉに対応
して、受信順序番号Ｒｉ　と。

メツセージへのポインタＭＰｉ　とを記憶する。プロセ
ッサの数をｎとすると、ここでは、ｉは１からｎまでの
値をとる。最初に、すべてのテーブルの値、Ｓｉ　、Ｒ
ｉ　、ＭＰｉ　は、′０”に初期化される。

プロセッサ間通信に用いられるメツセージは。

例えば第５図に示すように、メツセージヘッダ３１Ａと
データ３１Ｂから構成される。メツセージヘッダ３１Ａ
は、送信元プロセッサＩＤ　（ＦＲＯＭ　　ＣＥＬＬ）
と送信先プロセッサＩＤ（Ｔｏ−ＣＢＬＬ）と送信順序
番号（Ｄ）とメツセージへのポインタ（Ｐ）の項目を持
つ。メツセージへのポインタＰは、受信プロセッサで用
いられる領域である。

例えば、第２図において、ＩＤ＝１のプロセッサ１０か
ら、１Ｄ＝９のプロセッサｌＯへ通信ｔ３場合、ＩＤ＝
１のブロモ／すは、メツセージヘッダの値を。

ＦＲＯＭ　　ＣＢＬＬ＝１ Ｔｏ　　ＣＢＬＬ−９ Ｄ−３９（それまでのＩＤ＝９への送信回数）Ｐ＝ＮＵ
ＬＬ　（無効データ） として、メツセージを送信する。そして、送信順序番号
管理テーブル１３の８９の値を、１インクリメントする
。

本発明の場合、ＩＤ＝１のプロセンサからＩＤ＝９のプ
ロセッサへの通信路は。

ＩＤ−１−２−３−６→９ ＩＤ−１→２→５→６→９ ！Ｄ＝１→２→５→８→９ ＩＤ＝１→４→５→６−９ ＩＤ＝１→４−５−８→９ ＩＤ＝１→４→７→８−９ など、いずれの経路でもよい。次のメツセージを送信す
る場合に、前の通信の経路と同じである必要はなく１例
えば各中継プロセッサ１０では空いている通信路３０を
選んでメツセージを送る。

ＩＤ＝９のプロセッサ１０において、自プロセンサ宛の
メツセージを受信すると、受信順序番号管理テーブル２
１におけるＩＤ＝１の受信順序番号Ｒ１と、メッセージ
ヘッダ内の順序番号りとを比較する。一致すれば、その
メツセージについての処理を実行し、もし一致しない場
合１例えば第６図に示すように、受信順序番号管理テー
ブル２１のポインタＭ　Ｐ　ｉから、順序番号の順にメ
ッセージ３１をキューイングする。

次に第７図に従って、メツセージ送信時における処理の
例を説明する。以下の説明における■〜■は、第７図に
示す処理■〜■に対応する。

■　プロセッサ１において、プロセッサｊに対し。

メッセージにの送信要求があったとする。

■　第１図に示すメツセージヘッダ作成部１５は。

ＦＲＯＭ　　ＣＢＬＬ　　（ｋ）　　−１Ｔｏ　　　Ｃ
ＢＬＬ　　（ｋ）−ｊ Ｄ　　（ｋ）　　＝Ｓｊ Ｐ　　（ｋ）＝ＮＵＬＬ の値を持つメツセージヘッダを作成する。

■　送信順序番号Ｓｊを１インクリメントする。

■　メツセージを送信する。

第８図は、メツセージ受信時における処理の例を示して
いる。以下の説明における■〜０は、第８図に示す処理
■〜０に対応する。

■　プロセッサｉからメツセージｋが到着したとする。

■　メツセージヘッダを読み、送信元プロセッサｒＤの
値ｉから、受信順序番号管理テーブル２１のＲ４と、順
序番号Ｄ　（ｋ）とを比較する。

■　Ｄ　（ｋ）とＲｉ　とが等しいとき、処理■へ制御
を移す。

■　等しくない場合、受信順序番号管理テーブル２１に
おけるメッセージへのポインタＭ　Ｐ　ｉがＮＵＬＬで
あるかどうかを判定する。ＮＵＬＬでない場合９次の処
理■を、ＮＵＬＬである場合、処理■を実行する。

■　ＭＰｉがＮＵＬ、Ｌでない場合、先に到着したメツ
セージがキューイングされているので、順序番号の小さ
い順に、メツセージをつなぎ、処理を終了する。

■　ＭＰｉがＮＵＬＬである場合、ＭＰｉにメッセージ
にへのボインクをセットして処理を終了する。

■　Ｄ　（ｋ）とＲｉ　とが等しい場合、受信順序番号
管理テーブル２１のＲｉを１インクリメントする。

■　受信したメツセージｋをメツセージ処理部２２に渡
す。

■　ＭＰｉがＮＵＬＬかど・うかを判定する。ＮＵＬＬ
である場合、処理を終了する。ＮＵＬＬでない場合、先
に到着した追い越しメツセージがあるので、処理０以下
を実行する。

［相］　ＭＰｉの指すメツセージを新たにｋとする。

■　そのメツセージｋから、　　Ｄ　（ｋ）、　　Ｐ　
（ｋ）を読み出す。

＠Ｄ（ｋ）とＲｉ　とを比較する。等しくない場合、処
理を終了する。

＠Ｄ（ｋ）とＲｉ　とが等しい場合、ＭＰｉにＰ（ｋ）
をセントし、処理■へ制御を戻して７同様に処理を繰り
返す。

以上の処理により３時間的順序が後のメツセージが、先
に到着すると、原則として順序番号の小さい順に、メツ
セージのキューイングが行われる。

ただし、順序番号の最大値Ｍを３例えばＭ＝６５５３５
とすると１通信回数が６５５３５回目の次には、Ｓｔ　
、Ｒ４は、０に戻される。このような経過状態を考慮し
て、メンセージのキューイングを例えば次のように行う
。

受信順序番号管理テーブル２１における現在のＲｉの値
と、メツセージ中の順序番号との大小によって、メツセ
ージのつなぐべき位置を定める。

即ち、Ｒ１より大きな順序番号を持つメツセージの後に
、Ｒｉより小さい順序番号を持つメツセージをつなぐ。

第６図において３例えば順序番号Ｄ　（ｆ）のメツセー
ジと、順序番号Ｄ　（ｍ＞のメッセージとの間で１順序
番号が最大値Ｍを超えているとすると。

Ｒｉ　＜Ｄ　（ｋ）　＜Ｄ　（１り　６Ｍ　　かつＤ　
（ｍ）　＜Ｄ　（ｎ）　＜Ｒｉ である。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、あるプロセッサ
からあるプロセッサへのメツセージ通信において、送受
信の時間的順序を保証し、かつ任意の通信路を選択でき
るようになる。これにより。

プロセッサ間の通信量が増え１通信の効率が上がる。ま
た中継するプロセッサの数も増えるので。

１プロセツサ当たりの中継の負荷が平均化され。

その最大負荷が軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成例、第２図は本発明に関連す
る並列コンピュータのシステム例、第３図は本発明に用
いられる送（３順序番号管理テーブルの例、第４図は本
発明に用いられる受信順序番号管理テーブルの例、第゛
５図は本発明の一実施例に係るメツセージの例、第６図
は本発明の一実施例に係るメツセージキューイング説明
図、第７図は本発明の一実施例に係るメッセージ送信処
理の例、第８図は本発明の一実施例に係るメツセージ受
信処理の例を示す。 図中、１０はプロセッサ、１１は送信処理部。 １２ば送信メツセージバフフア、１３は送信順序番号管
理テーブル、１４は送信要求部、１５はメツセージヘッ
ダ作成部、１６は順序番号設定部。 １７は順序番号更新部、１８は受信処理部、１９は受信
メツセージバッファ、２０は送信先判定部。 ２１は受信順序番号管理テーブル、２２はメツセージ処
理部、２３はメツセージ順序制御部、２４はＩ＋ｌＩ　
Ｗ一番号比較部、２５は順序番号更新部、２６はメツセ
ージキューイング部を表す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のプロセッサから構成され、該プロセッサ間で通信
   可能であって、その通信路が複数選択できるようにされ
   た並列コンピュータ・システムにおけるプロセッサ間通
   信制御方式において、上記各プロセッサ毎に、各プロセ
   ッサへ送信するメッセージに付加する順序番号を記憶す
   る送信順序番号管理テーブル（１３）と、 上記各プロセッサ毎に、各プロセッサから受信して処理
   可能なメッセージに付加される順序番号を記憶する受信
   順序番号管理テーブル（２１）と、他のプロセッサへの
   メッセージの送信にあたって、上記送信順序番号管理テ
   ーブル（１３）から送信先プロセッサに対応する順序番
   号を得て、送信するメッセージに付加すると共に、上記
   送信順序番号管理テーブル（１３）における該順序番号
   を更新するメッセージヘッダ作成手段（１５）と、 自プロセッサ宛のメッセージを受信した場合に、上記受
   信順序番号管理テーブル（２１）における送信元プロセ
   ッサに対応する順序番号と、メッセージに付加された順
   序番号とを比較し、一致するときにメッセージの処理制
   御を行うと共に、上記受信順序番号管理テーブル（２１
   ）における該順序番号を更新し、一致しないときにメッ
   セージの処理の待ち合わせ制御を行うメッセージ順序制
   御手段（２３）とを備えたことを特徴とする並列コンピ
   ュータ通信制御方式。