JPS6347841A - デ−タフロ−計算機 - 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、データフロー計算機に係り、特にデータフロ
ーアーキテクチャと整合性の悪かった演算例外などの割
り込み処理を可能とするデータフロー計算機に関する。

〔従来の技術〕

データ駆動に基づくデータフロー計算機は、現在主流と
なっているノイマン型計算機の限界をこえるアーキテク
チャとなる可能性を持っているため、現在研究がさかん
に行われている。

たとえば、岩披講座情報料学１５「計算機アーキテクチ
ャ」ｐρ、１７７−１９１にデータフロー計算機の主要
技術がまとめられている。

データフロー計算機は、その動作・処理手段がデータフ
ローグラフに完全に表現されている。

このデータフローグラフは、データブロー計算機で処理
が進行する前に、データフロー計算機上に表現しておか
なくてはならない。もし、その処理が分岐処理である時
も、データフローグラフ上では分岐先の両方の処理を完
全にグラフ上に接続しておく必要があった。

よって、たとえば演算処理の時におこるオーバーフロー
、アンダーフローなどのあまり頻繁に起こる可能性の少
ない例外処理のためにもすべての例外処理の手続きを、
すべてのおこる可能性のある演算処理のあとに接続し、
データフローグラフを構成しなければならなく、このた
め、データフローグラフが本質的でない部分のために非
常に大きくなってしまった。

また、この例外処理のプログラム（データフローグラフ
）を書きかえる時も、プログラム全体を再構成する必要
があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記に示した従来のデータフロー計算機の技術では、ノ
イマン型の計算機では評準的な１割込み′に対応する概
念がなく、通常の処理も例外処理もすべて同様に一つの
データフローグラフとして扱わなくてはならない。

さらに、例外処理などはふつういくらかのきまった定型
となるが、データフローマシンはデータフローグラフと
して起こる可能性のあるすべての場所に、これらの例外
処理をすべて展開しなくてはならないため、データフロ
ーグラフがふくれあがるという問題がある。

本発明の目的は、データフロー計算機において。

データブローグラフが例外処理等によってふくれあがる
のを防止することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、データフローグラフを、主データフローグ
ラフと、例外処理を扱う例外処理データフローグラフか
ら構成し、演算処理において、この演算結果に例外が起
こったことを判別する手段と、あらかじめ１例外処理デ
ータフローグラフに処理を移すための情報を保持する第
１の保持手段と、演算例外が起こった場合、主データフ
ローグラフの処理を止めて、前記保持手段から、例外処
理データフローグラフに処理を移すための情報を取り出
し、処理を例外処理データフローグラフ上に移す手段を
設けることにより実現できる。

また１例外処理終了後、もう一度処理を主データフロー
グラフにもどすためには、上記手段に演算例外が起こっ
た場合に、主データフローグラフの処理を一時中断し、
グラフ上の次の処理を行うための情報を一時保持する第
２の保持手段を加え、例外処理データフローグラフ上の
処理が終了した場合、前記第２の保持手段より、もとの
主データフローグラフ上の次の処理に進むための情報を
取り出し、主データフローグラフ上の処理を再開する手
段を設けることにより実現できる。

〔作用〕

上記の手段を用いることにより、例外処理等が例外処理
データフローグラフとしてモジュール化することができ
、実行時に主データフローグラフ上の処理の結果により
、グラフを接続することができる。それによって、主デ
ータフローグラフがあまり頻繁に起こることのない例外
処理等のデータフローグラフでふくれあがることはない
。また、例外処理等を変更したい場合も、例外処理デー
タフローグラフのみを変更あるいは追加すればよく。

主データフローグラフに影響をあたえなくてもすむ。

（実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１＠はデータフローマシンの全体構成の一例を示す図
である０図中、１は演算部、２はトークン持ち合わせ部
で、この間を、ｆ１５３．Ｑ５５゜Ｑ５０およびＱ５２
上を、４ないし５の（命令アドレスやデータを持つ）ト
ークンを送ることにより情報の交換を行う。３−１ない
し３−２はスイツチで、３−１には、１５１を介して、
初期データ、プログラムおよびその他の外部から制御情
報が送られてくる。３−２からは、結果の出力やデータ
フローマシンの状態情報がΩ５４を介して外部に報告さ
れる。

次にトークン４ないし５の構成の一例を第２図を用いて
示す。

１つはトークン５で、このトークンは、トークン持ち合
わせ部２から演算部１へ送られる時のトークン形式の一
例である。トークン５は、６つのフィールドから構成さ
れている。第１のフィールド５−１は演算命令を示すフ
ィールドで、第２のフィールド５−２のデータＡおよび
第３のフィールド５−３のデータＢを用いて行う演算の
種類を示す、もちろん命令によっては、データＡおよび
データＢの両方を用いる、あるいは片方を用いる。

あるいは両方とも用いない場合もありうる。第４のフィ
ールド５−４および第５のフィールド５−５は、このト
ークンが演算部１で演算処理された結果をトークン持ち
合わせ部２のどのアドレスに渡すかを示している。第６
のフィールドはタグを示し、トークン持ち合わせ部２で
同じアドレス（の命令）を複数回用いる場合、持ち合わ
せデータの区別をするために用いる。このトークン形式
はデータフローグラフ上では第３図で示すようなノード
で表現される。

もう１つのトークン形式はトークン４で、このトークン
は、演算部１からトークン持ち合わせ部２へ送られる時
のトークン形式の一例である。トークン４は３つのフィ
ールドから構成されている。

第１のフィールド４−１は演算部１で演算された結果の
データを保持する。第２のフィールド４−２は行き先の
トークン持ち合わせ部２のアドレスを示す、第３のフィ
ールド４−３はタグを示す。

第１図にもどり、説明を続ける。

次にトークン持ち合わせ部２の動作の概略を示す、６は
持ち合わせ中のトークンを示す。

Ω５０．スイッチ３−１，０５２を通ってトークン持ち
合わせ部２に到着したトークン４は、フィールド４−２
で示されたアドレスに、フィールド４−１のデータおよ
びフィールド４−３のタグを送る。目的のアドレス上で
は、もし、もう１つのデータがすでに到着していれば、
トークン５の形成のトークンを形成し、α５３に送られ
る。もし、もう１つのデータがまだ到着していなければ
。

目的のアドレスにおいて、もう１つのデータが到着する
ことを持つ。

本実施例では、持ち合わせの最大データ数は２としたが
、それ以上大きくすることも可能である。

また１次命令アドレスも最大２ケ所としたが、それ以上
増やすことも可能である。

次に演算部１の動作の概略を示す、演算部１中１０は命
令解読部、２０は演算装置、３０はトークン先変更部、
４０はセレクタを示す。

本実施例で扱うデータフローグラフは第４図に示すよう
に、主データフローグラフと１例外処理データフローグ
ラフからなっている。よって、演算部１内の処理は、（
１）主データフローグラフ内あるいは例外処理データフ
ローグラフ内の処理、（２）演算部内の演算処理の結果
によって、主データフローグラフから例外処理データフ
ローグラフに処理が移行する場合の処理、　　（３）　
Ｒｅｔｕｒｒ命令によって、例外処理データフローグラ
フから、主データフローグラフに処理が移行する場合の
処理に分けることができる。

なお、本実施例では１例外処理データフローグラフとし
て、演算例外のオーバフロー、アンダーフロー、＃算例
外等を扱ったが９例外処理データフローグラフを用いる
という考え方はそれだけに限るものではない。

まず、（１）の処理の場合、演算部１にトークン５が到
着すると、トークン５の中の演算命令５−１が命令解読
部１０に送られ、命令が解読される。また、データＡ３
−２およびデータＢ５−３は、演算部［２０に送られ、
命令解読部１０で解読された演算指令をもとに、演算装
置２０で所定の演算処理を行い、結果データとなる。結
果データ、次命令アドレス５−４およびタグ５−６でト
ークンを形成し、９５０に送り出す、また、結果データ
、次命令アドレス５−５およびタグ５−６でもトークン
を形成し、Ｑ５０に送り出す。Ｑ５０に送り出されるト
ークンの数は、一般に次命令アドレスの数である。この
処理は従来のデータフローマシンの動作である。

次に（２）の処理の場合を示す。

トークン５が演算部１に送られ、データＡ３−２および
データＢ５−３が演算部！２０で演算されるまでは（１
）の処理と同じである。今、仮りに、演算装置２０で行
う演算が除算で、データＢ５−３として送られてきた除
数が０であるとしよう、この場合、除算例外が起こる０
本実施例ではあらかじめ、除算例外が起ったときの例外
処理データフローグラフが用意されている。また、この
例外処理データフローグラフの入口の命令アドレスがト
ークン先変更部３０に保持されている。

演算装置２０で演算された結果わかった除算例外はトー
クン先変更部に報告される。トークン先変更部３０は、
トークン５の中の次命令アドレス５−４、次命令アドレ
ス５−５およびタグ５−６を取り込み、保持する。また
、トークン先変更部３０は除算例外サブデータフローグ
ラフの入口の命令アドレスおよび先程取り込んだ本来進
むべきはずであった命令アドレス、タグを取り込んだ場
所を示すアドレスをもとに、トークンを生成し、１２５
０に送り出す。

最後に（３）の処理について示す。

Ω５５を通して演算部１に到着したトークン５の演算命
令５−１がＲｅｔｕｒｒであれば、命令解読部１ｏはト
ークン先変更部３０に指示を送り、先程取り込んでおい
た（本来の）命令アドレス、タグをもとにトークンを生
成し、Ｑ５０に送り出す。

次に第５図を用いて、（２）の処理および（３）の処理
についての詳細を示す。

第５図は、演負部の詳細を示した図である。

図中、５は入カドークン、１０は命令解読部、２０は演
算装置、１１はプレイレジスタ、１２はトークン情報一
時保持テーブル、１５は例外処理データフローグラフ入
ロアドレステーブル、１Ｇはトークン先変更制御部およ
び４は出カドークンを示す。

先程来した３つの処理のうち１本実施例で新しく設けた
（２）の処理、（３）の処理について詳細を示す。

まず、（２）の処理について示す。

演算部１に到着したトークン５のうち、演算命令５−１
はＱ６１を通して、命令解読部１０に、データＡ３−２
およびデータＢ５−３はｆ１６２およびＱ６３を介して
演算部ｅ２０に、次命令アドレス１　５−４．次命令ア
ドレス２５−５およびタグ　５−６はＱ６４ないしＱ６
６を介してデイレイレジスタ１１に送られ、演算結果が
演算装置２０から出てくるのを持つ。

いま、演算命令５−１が除算で、除算であるデータＢが
Ｏとする（除算命令は、（データＡ）÷（データＢ）と
仮定する）、この場合、演算装置２０において、除算例
外が検出される。除算例外が検出されると、演算処理装
置２０はｌ１７０を通して、トークン先アドレス変更制
御部１６に報告する。トークン先アドレス変更制御部１
６はプログラム可能なマイクロコンピュータで制御され
ており、トークン先アドレス変更制御を行う。

まず、トークン先アドレス変更制御部１６は。

Ｑ８６を通して、テーブル１２に現在実行中のトークン
の情報（デイレイレジスタ１１の内容）を取り込むこと
を持示する。そのために、有効ビット１２−５を調ベテ
ーブル１２中のあき領域をさがす、あき領域が見つかっ
た場合は、その領域にデイレイレジスタ１１の内容を取
り込み、対応する有効ビット１２−５を有効にする。ま
た、そのあき領域の場所を示すアドレス情報１２−１を
Ω８１、セレクタ４０−３を介して、出カドークンレジ
スタ第３フィールド１３−３に送る。以下、例外処理デ
ータフローグラフ中では、この値がタグとなる。

さらに、トークン先アドレス変更制御部１６は、Ｑ８５
を介して、例外処理データフローグラフ入ロアドレス保
持テーブル１５に制御を送り、除算例外（例外処理デー
タフローグラフ）アドレス１５−３の内容をＱ８７、セ
レクタ４０−２を介して、出カド−クンレジスタ第２フ
ィールド１３−２に送る。よって出カドークン１３は除
算例外データフローグラフの入カドークンとなる。なお
。

本実施例では、サブデータフローグラフ入ロアドレス保
持テーブル１５の中に、オーバーフロー処理、アンダー
フロー処理、除算例外処理等を示したが、他の処理を登
録しておいてもよい。

また、この時の演算命令５−１をΩ６７、セレクタ４０
−１を介して、出カドークンレジスタ第１フィールド１
３−１に送る。除算例外データフローグラフにおいて、
たとえば、外部に対して、除算例外を起ったことを報告
したい時などに、このフィールド情報を送ることが考え
られる。

このようにして完成した出カドークンレジスタ１３内の
出カドークンはＱ８８．セレクタ２６を介してα５０に
送り出される。

この場合、出カドークンは１つなので、出カドークンレ
ジスタ１３の情報を送るだけで、出カドークンレジスタ
１４は用いない。

次に（３）の処理について示す。

演算部１に到着したトークン５のうち、演算命令５−１
はＱ６１を通して、命令解読１０に、データＡ３−２お
よびデータＢ５−３はＩ２６２およびＱ６３を介して演
算装置２０に、次命令アドレス１　５−４．次命令アド
レス２５−５およびタグ５−６はｊ２６４ないし、０６
６を介してデイレイレジスタ１１に送られ、演算結果が
演算装置２０から出てくるのを持つ。

いま、演算命令５−１が（サブルーチン除算例外処理の
）　Ｒａｔｕｒｒ命令であるとする。命令解読部１ｏで
、命令がＲ８ｔｕｒｒ命令であることがわかると。

デイレイレジスタの第３フィールド１１−３の情報（タ
グ）を用いて、主データフローグラフのもどるべき次命
令アドレス情報、タグ情報を検策する。ここで、１１−
３に保持されているタグ情報が、例外処理データフロー
グラフの中では、テーブル１２中のもどり先の主データ
フローグラフのアドレスを示していたことに注意する。

テーブル１２上の求める次命令アドレス情報、タグ情報
などが見つかると、それらを、Ｑ８２゜セレクタ２２を
介して、出カドークンレジスタ１３の第２フイールドへ
、またＱ８３．セレクタ２４を介して、出カドークンレ
ジスタ１４の第２フイールドへ、さらに、Ｊ２８４．セ
レクタ２３または、セレクタ２５を介して、出カドーク
ンレジスタ１３および１４の第３フィールド１３−３お
よび１３−４に送る。

このようにして、データフローグラフ上のデータの流れ
を、データに依存して、主データフローグラフ上から、
例外処理データフローグラフ上に、また１例外処理デー
タフローグラフ上から主データフローグラフ上にもどす
ことが可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、′ａ算例外等の例外処理を例外処理デ
ータフローグラフとして、主データフローグラフと分け
ておくことができるので、主データフローグラフがあま
り頻繁に起こることのない例外処理等のデータフローグ
ラフでふくれあがることがない。

また、例外処理等を変更したい場合も、例外処理データ
フローグラフのみを変更すればよいので、主データフロ
ーグラフに影響をあたえなくてもすむ効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のデータフローマシンの全体
構成図、第２図はトークンのフォーマットの一例を示す
図、第３図はデータフローグラフの一部のトークンノー
ドの説明図、第４図は主データフローグラフと例外処理
データフローグラフから成るデータフローグラフの一例
を示す図、第５図は演算部の一構成例を示す図。 １・・・演算部、２・・・トークン持ち合わせ部、４，
５・・・トークン、１０・・・命令解読部、２０・・・
演算装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主データフローグラフと例外処理を扱う１つまたは
   複数の例外処理データフローグラフから構成されたデー
   タフローグラフ上の処理において、演算ノードの結果に
   例外が起こつたことを判別する手段と、 あらかじめ、例外処理データフローグラフに処理を移す
   ための情報を保持する第１の保持手段と、 例外が起こつた場合、主データフローグラフの処理を止
   めて、前記第１の保持手段から、例外処理データフロー
   グラフに処理を移すための情報を取り出し処理を例外処
   理データフローグラフ上に移す手段を有することを特徴
   とするデータフロー計算機。 ２、第１項記載のデータフロー計算機において、例外が
   起こつた場合、データフローグラフ上の処理を一時中断
   し、データフローグラフ上の次の処理に進むための情報
   を一時保持する第２の保持手段と、 例外処理データフローグラフ上の処理が終了すると、前
   記第２の保持手段から、もとのデータフローグラフ上の
   次の処理に進むための情報を取り出し、もとのデータフ
   ローグラフ上の処理を再開する手段を有することを特徴
   とするデータフロー計算機。