JPS63223857A - 並列プロセツサ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は並列プロセッサシステムにおけるプロセッサ間
のデータ通信による性能低下を抑える方式に関するもの
である。

〔従来の技術］ 従来の並列プロセッサにおけるプロセッサ間データ通信
方式の一つに、他プロセツサから送られて＠たデータを
受信バッファに一時おき、受信プロセッサが必要な時に
データを取シ込む方式がある。この種の装置としては、
７ｔとえは特開昭６０−４９４６４などがめる。一般に
、受信バッファがＦＩＦＯで構成され、かつ送信プロセ
ッサが一台の場合は問題ないが、一般に受信バッファに
データを送シ込む送信プロセッサは複数台あるため、受
信バッファに転送さｎてきたデータを識別子子データと
いう組で一時保持し、受信プロセッサは識別子をチェッ
クすることにより必要なデータを取り込む。したがって
、受信バッファは連想記憶装置で構成嘔れることが考え
られる。

ココで、受信プロセッサの中で、データを受信し、受１
ｇバッファに一時保持する所をデータ受信部％命令を実
行処理する所を命令実行部と呼ぶ。

また、並列プロセッサにおいて、各（逐次処理）プロセ
ッサの実行効率を上げるために複数のプロセスを１つの
プロセッサに割りつけ、それらのプロセスのうち実行可
能なプロセスを実行し、受信データ待ちなどの状態によ
り、実行不可能な場合は別の実行可能なプロセスの実行
に切）かえる（いわゆる並行プロセス）ことが行われる
ことがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、たとえばプロセッサで複数のプロセ
スによる並行プロセスを実行し、かつ実行可能なプロセ
スがなく受信データ待ちのプロセスが複数ろる場合、受
信データ待ちのプロセスを１つ１つ起動し、受信命令を
発行することによって受信バッファを検索する必要があ
った。したがって、プロセッサが必要以上にむだな動作
を行い、データの到着を待たされることがめった。

たとえば、４つのＰｉ、Ｐ２．Ｐ３およびＰ４という受
信データ待ちのプロセスが、１）、Ｐｌ。

Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４の順番に起動されるようにグログラミ
ングされていたと仮定する。かりに、Ｐ４のプロセスが
待っているデータが受信バッファに到盾し、かつ他のＰ
ｌ、Ｐ２．Ｐ３のプロセスが待っているデータが受信バ
ッファに到着していなくても、ＰＬ、Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４
の唄に起動されるようにプログラミングされているので
まず、Ｐｌのプロセス全起動し、受１ｇ砧令全発行し受
信バッファに所望のデータが届いていないことを確認し
、Ｐｌのプロセス金持ち状態にして、Ｐ２のプロセスを
起動する。この手ｊ臓をく）返しＰ４を起動してはじめ
て（Ｐ４が）所望のデータを受信することがロエ能にな
９．処理を進めることができる。

本発明の目的は、受信データ待ちのプロセスがある時に
、受信バッファに所望のデータが届いたプロセスから起
動することを可能にすることに工９、プロセッサ間デー
タ通信により生じる並列処理のオーバヘッドを削減する
ことにるる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、プロセッサ間データ転送方式における受信
側のプロセッサ内のデータ受信部で、識別子、プロセス
番号およびデータを一時保持する受信バッファ（第１の
連想記憶装置ンに対して検索子およびプロセス番号で検
索を行い、所望のデータが児つからない場合に、前記検
索子およびプロセス番号を第２の連想記憶装置に格納す
る。以恢、前記プロセッサ内のデータ受信部に、識別子
、プロセス−１ｆ号およびデータが到着した時に、受信
バッファ（第１の連想記憶ｆｃｎｌｔ）に一時保持する
と同時に、第２の連想記憶装置に対して到着した識別子
およびプロセス番号を用いて検索を行う。

一致する検索子およびプロセス番号が児つかった場合は
、命令実行部に対して前記プロセス番号のプロセスが要
求していた受信データが受信バッファ（第１の連想記憶
ｇ装置）に到着したことを知らせることによシ達成され
る。

〔作用〕

第２の連想記憶装置を設けることによシ、現在受信デー
タを要求しているプロセスおよびそのプロセスが望んで
いる受信データｔデータ受信部が知ることができ、所望
のデータが届いた時にデータ受信部は所望の受信データ
が届いたことを能動的に命令実行部に報告することがで
きる。

〔実施例」 以下、本発明の実施例を１図面により詳細に説明する。

第１図は１本発明の実施例を示す並列プロセッサの全体
構成図である。

第１図において、１はプロセッサエレメント間のデータ
転送路、２−１ないし２−３はプロセッサエレメント（
以下、ＰＥと略記する。なお。

１’Ｅの内部は２−１のみ示しているが他も同−構成で
あるン、３はＰＥ内のメモリ部、４は送信先ＰＥ′ｔｉ
号、識別子、プロセス着号およびデータからメツセージ
を構成し、メツセージをデータ転送路１に送９出すメツ
セージ生成送信装置、５は命令実行部、６は受信データ
を一時保持して、命令実行部５からの要求によシデータ
を命令実行部５に送シ出すデータ受信装置、８は受信デ
ータを一時保持する第１の連想記憶装置、１３は第１の
連想記憶装置ｔ８ｔ−検索して所望のデータが見つから
なかった時に、検索で用いた検索子、プロセス番号を一
時保持する第２の連想記憶装置、１６はマイクロプロセ
ッサ、１７はメモリ部３内のプロセス実行を管理する領
域、２６は命令デコーダ。

２８はレジスタ群、３０は演算部、３２は命令実行部５
で実行中のプロセスの番号を保持するレジスタをそれぞ
れ示す。

第１凶では、ＰＥは３台だけ示されているが。

もちろんこれ以外の場合も含まれる。

ＰＥ間データ転送路１は、メツセージ中の転送情報（送
信先ＰＥ番号）を用いて、目的のＰＥまでメツｔ−ジを
転送する機能を持っている。なお、このＰＥ間データ転
送路１は、クロスバスイッチ。

多段スイッチネットワーク、あるいはパス等裡々の構成
が考えられる。

ＰＥ２−１を用いてＰＥ内での複数プロセスの実行制御
について説明する。

１’Ｅ内のプロセスｒｃ２つのリスト（実行プロセスリ
スト、待機プロセスリストンで管理される。

リスト中の各セル２２ないし２５はプロセス番号、実行
すべき命令アドレス（ＩＡと略す）および次のセルへの
ポインタから構成されている。

実行プロセスリストは先頭ポインタＡ１８から指示され
タリストで、いつでもセル内に保持している命令アドレ
スから実行を開始できる状態のプロセスを保持している
。末尾ポインタＡＴ１９は。

実行プロセスリストの最後のセルラ指示する。

待機プロセスリストは先頭ポインタＷ２０から指示され
たリストで、プロセスが命令実行部５で命令実行中に、
データ受信命令を実行したが所望の受信データがデータ
受信装［６に届いていないため受信データ待“しになっ
たプロセスを保持している。末尾ポインタ２１は、待機
プロセスリストの最後のセルを指示する。

命令実行部５で実行中のレジスタ３２で示されたプロセ
スが終了して消滅した場合、あるいは受信データ待ちの
状態になり待機プロセスリストに接続された場合に、か
わりに先頭ポインタＡ１Ｂで指示されｆｃ実行プロセス
リストの先頭のセル２２内のプロセスがセル内の命令ア
ドレス（ＩＡ）から命令実行部５にて命令実行を再開す
る。この時、プロセス番号が、線ｔ３９を通してＶラス
タ３２にセットされる。

ＰＥ２−１を用いてＰＥ間のデータ転送処理について説
明する。

まず、送信処理を説明する。命令で送信処理が指示ちれ
ると、メツセージ生成送信装置４は転送すべきデータ、
データを識別する識別子および送信先ＰＥ番号を磁Ｌ４
０”ｆ通してレジスタ２８から、あるいは＠１４１を通
してメモリ部３から取り込み、さらに現在実行中のプロ
セス番号をレジスタ３２から線１４２を通して取り込み
、それらもとにメツセージ全生成し、　？ｆｓ１４３を
通してデータ転送路１にメツセージを送出する。

次に、受信処理を説明する。データ転送路１上のメツセ
ージ内の送信ＰＥ番号がＰＥ２−１の場合、ＰＥ２−１
は線１４　’４を通してメツセージを受信し、メツセー
ジから識別子、プロセス番号およびデータを取シ出し、
ａｔ４５，８１４６および線ｔ４７を通じて第１の連想
記憶装置８に取シ込む。識別子、プロセス番号およびデ
ータを第１の連想記憶装置８に格納したことを示すため
にｖａｌｉｄビット１２を１にする。

さらに、第１の連想記憶装置８上に一時保持されたデー
タ１１は命令実行部５で解読実行されたデータ受信命令
で指示さｎ、命令実行部５に取りまれる。データ受信命
令によシ受信データ１１を命令実行部５に取り込む処理
を詳細に説明する。

メモリ部３から謙１４８を通して命令デコーダ２６に送
られた受信命令は解読され、データ受信装置６に起動ｔ
かける。データ受信命令はたとえは第１図中の２７のよ
うな形式となっている。命令２７−１は命令がデータ受
信命令であることを示す。オペランドＲ１２７−２は受
信データの格納先のレジスタの番号を示す。オペランド
Ｒ２２７−３は受信データを検索するための検索子２９
を保持するレジスタの番号を示す。

データ受信命令はデータ受信装置６に起動をかけると同
時に、受信命令のオペランドＲ２２７−３で指定された
レジスタ上の検索子２９を線ｔ４９を通して、またレジ
スタ３２上の現在実行中のプロセス番号を９１５０を通
して、第１の連想記憶装ｄ８に送る。連想記憶装置１８
は、この検索子およびプロセス番号の組を用いて、一致
する識別子９およびプロセス番号１００組を検索する。

もし、一致する識別子およびプロセス番号の組が見つか
った場合は、対応する受信データ１１を線Ａ５１を通し
て命令実行部５内の受信命令のオペランドＲ１２７−２
で（１足されたレジスタに送る。

同時に、ａｔ５２を通して所望の受信データが見つかっ
たことを演算部３０内の条件コードレジスタ（ｅｅ）　
２　ｉにセットする。

もし、所望のデータが見つからない場合、つまりまだ連
想記憶装［８上にデータが届いていない場合には、Ｍｔ
５２ｔ−通してデータが見つかったことを乗杆コードレ
ジスタ（ＣＵ）２１にセットし、命令実行部５に知らせ
る。命令実行部５で命令実行中のプロセスは所望の受信
データが到看しないので、一般には次の処理に進むこと
ができず、退避され待機プロセスリストに接続される。

命令実行部５では実行プロセスリストから新しいプロセ
スが命令実行部に送りこまれ、命令実行処理をはじめる
。−万、データ受信１ｔｔｔにおいては％巌ｔ４９およ
び線ｔ５０で送られてきた検索子およびプロセス番号に
よる第１の連想記憶装置８の検索が失敗した場合、＄１
５４および線７５５を通して検索子およびプロセス番号
が第２の連想記憶装置１３にセットされる。

第２の連想記憶装置ｉ１３に検索子１４およびプロセス
番号１５の組が保持されている場曾には。

データ転送路１から線ｔ４４を通してメツセージ全受信
しメツセージから識別子、プロセス番号およびデータを
取り出し、線１４５．線ｔ４６およびＭｔ４７を通じて
第１の連想記憶装置８に取り込むのと同時に、線ｔ５６
および線ｔ５７を通して識別子およびプロセス番号音（
検索子として）第２の連想記憶装置１３に送り検索を行
う。

もし、一致する検索子およびプロセス番号の組が見つか
った場合には、そのプロセス番号を線Ａ５８を通してマ
イクロプロセッサ１６を起ｔｌｂｆる。

検出された検索子１４％プロセス番号１５の組は第２の
連想記憶装置１３から削除される。

マイクロプロセッサ１６はあらかじめプログラミングさ
れておシ、第２図の処理フローに示した動作を行う。

まず、処理７０で命令実行部５との排他制御をするため
に、命令実行部５からの実行プロセスリストおよび待機
プロセスリストを含む領域１７へのアクセス１に禁止す
る。

処理７１で、待機プロセスリストから、第２の連想記憶
装置から栂Ｌ５８を通して送られてきたプロセス番号を
含むセルを探索する。

処理７２で、処理７１で見つけたセルを実行プロセスリ
ストの末尾に連結する。

処理７３で、待機プロセスリスト上の上記セルを削除す
る。

処理７４で、処理７０で実行した領域１７へのアクセス
禁止を解除する。

起動のかかったマイクロプロセッサが処理を実行する前
の各プロセスリストの状態を第３−１図に示し、処理を
実行した後の谷プロセスリストの状態を第３−２図に示
す。ただし、指定されたプロセス番号を含むセルを矢印
で示した。

本実施例では高速化のためにマイクロプロセッサを用い
たが、ｆｉｔ５８の出力光を命令実行部５とし直接プロ
セス番号を供った割込みなどをかけ、待機プロセスリス
トから実行プロセスリストへの前記プロセス番号を含む
セルの移動を命令実行部５が行うことも考えられる。

本実施例では、第２の連想記憶装置１３で検索に用いる
貴素を検索子とプロセス番号としたが。

検索子と受信データの格納先アドレスなどの検索子と別
の要素、あるいは検索子のみを要素とすることが考えら
れる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、データ受信部に受信データが到着した
時に、その受信データを必要としているプロセスがある
かどうかがすぐにわかるので、プロセッサ間データ通信
により生じる並列処理オーバヘッドを削減することにあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す並列プロセッサの構成
図、第２図は第１図内のマイクロプロセッサに設定され
た処理の流れ図、第３図は複数のプロセスを管理する管
理リストの一実施例。 ｌ・・・データ転送路、２−１．　２−２．　２−３・
・・プロセッサエレメント、３・・・メモリ部、４・・
・メツセージ生成送信装置、５・・・命令実行部、６・
・・データ受信装置、８・・・第１の連想記憶装置、１
３・・・第２の連想記憶装置、１６・・・マイクロプロ
セッサ。 ３２・・・実行中のプロセス番号を保持するレジスタ。 代理人　弁理士　小川勝男゛″゛′ 第　２　図 第３−１図 万３−Ｚ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数台のプロセツサと各プロセツサ相互間でデータ
   転送を行うための通信路を備えた並列プロセツサにおい
   て、 データ送信命令およびデータ受信命令を解読するととも
   に、該通信路からのデータ受信と並行し演算処理手段と
   、 データ送信命令に基づき、該演算処理手段で作成された
   データを上記通信路に送出する手段と、 データ受信命令に基づき、演算処理手段から検索子を受
   け取り一時保持し、該通信路からデータおよび該データ
   に対する識別子を受信した時に、識別子を用いて、識別
   子と検索子を比較し一致を判定する連想記憶手段と、 該連想記憶手段で一致が検出された時に、検出されたこ
   とを該演算処理手段に報告する手段を有することを特徴
   とする並列プロセツサ。 ２、複数台のプロセツサと各プロセツサ相互間でデータ
   転送を行うための通信路を備えた並列プロセツサにおい
   て、 データ送信命令およびデータ受信命令を解読するととも
   に、該通信路からのデータ受信と並行して演算処理手段
   と、 データ送信命令に基づき、該演算処理手段で作成された
   データを上記通信路に送出する手段と、 各プロセツサ内に上記通信路から受信したデータおよび
   該データに対する識別子を一時保持し、データ受信命令
   に基づき、該一時保持したデータの中から所望のデータ
   を取り出すために、演算処理手段から読み出すべきデー
   タを検索する検索子を受け取り、検索子と識別子を比較
   し一致を判定する第１の連想記憶手段と、 該第１の連想記憶手段で所望のデータが見つからなかつ
   た場合に検索子を一時保持し、該通信路からデータおよ
   び該データに対する識別子を受信した時に識別子を用い
   て、識別子と検索子を比較し一致を判定する第２の連想
   記憶手段と、 該第２の連想記憶手段で一致が検出された時に、検出さ
   れたことを前記演算処理手段に報告する手段と、 を有することを特徴とする並列プロセツサ。 ３、複数台のプロセツサと各プロセツサ相互間でデータ
   転送を行うための通信路を備えた並列プロセツサにおい
   て、 データ送信命令およびデータ受信命令を解読するととも
   に、該通信路からのデータ受信と並行して演算処理手段
   と、 データ送信命令に基づき、該演算処理手段で作成された
   データを該通信路に送出する手段と、各プロセツサ内に
   該通信路から受信したデータおよび該データに対する識
   別子およびプロセス番号を一時保持し、データ受信命令
   に基づき、該一時保持したデータの中から所望のデータ
   を取り出すために、演算処理手段から読み出すべきデー
   タを検索する検索子および演算処理手段で実行中のプロ
   セス番号を受け取り、検索子と識別子を比較し、かつプ
   ロセス番号を比較し、一致を判定する第１の連想記憶手
   段と、 該第１の連想記憶手段で所望のデータが見つからなかつ
   た場合、検索に用いた検索子およびプロセス番号を一時
   保持し、該通信路からデータ、プロセス番号および該デ
   ータに対する識別子を受信した時に、識別子およびプロ
   セス番号を用いて、識別子と検索子を比較し、かつプロ
   セス番号を比較し、一致を判定する第２の連想記憶手段
   と、 該第２の連想記憶手段で一致が検出された時に、検出さ
   れたプロセス番号を該演算処理手段に報告する手段と、 を有することを特徴とする並列プロセツサ。