JP2632074B2 - データフロー型情報処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はデータフロー型情報処理装置に関し、特
に、データによって複数の命令が同時に駆動されるデー
タフロー型情報処理装置に関する。

［従来の技術］ 従来のノイマン型計算機においてはプログラムとして
種々の命令が予めプログラムメモリに記憶され、プログ
ラムカウンタによってプログラムメモリのアドレスが逐
次指定されることにより順次命令が読出され、その命令
が実行される。

一方、データフロー型情報処理装置は、プログラムカ
ウンタによる逐次的な命令の実行という概念を持たない
非ノイマン型計算機の一種である。このようなデータフ
ロー型情報処理装置には、命令の並列処理を基本にした
アーキテクチャが採用される。データフロー型情報処理
装置においては、演算の対象となるデータが揃い次第、
命令の実行が可能となり、データによって複数の命令が
同時に駆動されるため、データの自然な流れに従って並
列的にプログラムが実行される。その結果、演算の所要
時間が大幅に短縮するとみなされている。

第５図は、従来のデータフロー型情報処理装置の構成
の一例を示すブロック図である。また第６図はその情報
処理装置により処理されるデータパケットのフィールド
構成の一例を示す図である。

第６図に示されるデータパケットは、行先フィール
ド、命令フィールド、データ１フィールドおよびデータ
２フィールドを含む。行先フィールドには行先情報が格
納され、命令フィールドには命令情報が格納され、デー
タ１フィールドまたはデータ２フィールドにはオペラン
ドデータが格納される。

第５図に示される情報処理装置は、プログラム記憶部
１、対データ検出部２、および演算処理部３を含む。

プログラム記憶部１には、第７図に示されるデータフ
ロープログラム10が記憶されている。データフロープロ
グラム10の各行は、行先情報11、命令情報12、コピー有
／無情報13および定数有／無情報14からなる。定数有／
無情報が「有」を示している場合には、次の行には定数
データ15が記憶されている。プログラム記憶部１は、入
力されたデータパケットの行先情報に基づいたアドレス
指定によって、第７図に示すように、データフロープロ
グラム10の行先情報11、命令情報12、コピー有／無情報
13および定数有／無情報14を読出し、その行先情報11お
よび命令情報12をデータパケットの行先フィールドおよ
び命令フィールドにそれぞれ格納し、そのデータパケッ
トを出力する。

対データ検出部２は、プログラム記憶部１から出力さ
れるデータパケットの待ち合わせを行なう。すなわち、
命令情報が２入力命令を示している場合には、同じ行先
情報を有する異なる２つのデータパケットを検出し、そ
れらのデータパケットのうち一方のデータパケットのオ
ペランドデータ（第６図におけるデータ１フィールドの
内容）を、他方のデータパケットのデータ２フィールド
に格納し、その他方のデータパケットを出力する。命令
情報が１入力命令を示している場合には、入力されたデ
ータパケットをそのまま出力する。

演算処理部３は、対データ検出部２から出力されるデ
ータパケットに対して、命令情報に基づく演算処理を行
ない、その結果をそのデータパケットのデータ１フィー
ルドに格納してそのデータパケットをプログラム記憶部
１に出力する。

なお、プログラム記憶部１と対データ検出部２とは２
つのデータ伝送路4a,4bにより結合されている。プログ
ラム記憶部１から出力されるデータパケットは、オペラ
ンドデータが演算処理における右オペランドデータであ
るか左オペランドデータであるかに対応して選択的にデ
ータ伝送路4a,4bのいずれか一方により伝送される。ま
た、対データ検出部２と演算処理部３とはデータ伝送路
５により結合されており、演算処理部３とプログラム記
憶部１とはデータ伝送路６により結合されている。

データパケットが、プログラム記憶部１、対データ検
出部２、演算処理部３、およびプログラム記憶部１を順
に回り続けることにより、プログラム記憶部１に記憶さ
れたデータフロープログラム10に基づく演算処理が進行
する。

第８図は、データフローグラフの一例を示す図であ
る。第８図において、ノードN1は加算命令を示し、ノー
ドN2は乗算命令を示し、ノードN3は減算命令を示す。ま
た、ノードN4はディクリメント命令を示し、ノードN5は
インクリメント命令を示す。ノードN1,N2,N3の命令は２
入力命令であり、ノードN4,N5の命令は１入力命令であ
る。ノードN1の演算結果はノードN2およびノードN3によ
って参照される。この場合、プログラム記憶部１におい
てコピー処理が行なわれる。

次に、このコピー処理について説明する。まず、デー
タフロープログラム10から、入力されたデータパケット
の行先情報に基づきアドレス指定された行の内容が読出
される。このとき、コピー有／無情報13が「無」を示し
ていれば、行先フィールドおよび命令フィールドの内容
が更新されたデータパケットが出力されて処理は終了す
る。

一方、コピー有／無情報13が「有」を示していれば、
行先フィールドおよび命令フィールドの内容が更新され
たデータパケットが出力されるとともに、次の行に記憶
されている行先情報11、命令情報12、コピー有／無情報
13および定数有／無情報14が読出される。次の行から読
出されたコピー有／無情報13が「無」を示していれば、
新たなデータパケットのデータ１フィールドに、入力さ
れたデータパケットと同一のデータが格納されかつ新た
なデータパケットの行先フィールドおよび命令フィール
ドに現在読出された行先情報および命令情報がそれぞれ
格納され、その新たなデータパケットが出力される。次
の行から読出されたコピー有／無情報13が「有」を示し
ていれば、さらに続けて同様のコピー処理が行なわれ
る。

定数有／無情報14が「有」を示していれば、次の行に
記憶されている定数データ15を読出す定数出力処理が行
なわれる。

上記の情報処理装置において、コピー処理または定数
出力処理が一度行なわれると、プログラム記憶部１に入
力されるデータパケットの流量とプログラム記憶部１か
ら出力されるデータパケットの流量との比が必ず１対２
になる。ここで、データパケットの流量とは、各部分を
単位時間あたりに通過するデータパケットの数をいう。

第９図および第10図に、データ伝送路６におけるデー
タパケットの流量を１としたときの各データ伝送路のデ
ータパケットの流量を示す。

第９図は、１入力命令が０％であり、２入力命令が10
0％であり、かつすべての命令にコピー処理または定数
出力処理がある場合の流量を示している。プログラム記
憶部１においてコピー処理または定数出力処理が行なわ
れると、データ伝送路4a,4bの流量はそれぞれ１とな
る。命令情報が２入力命令を示している場合、対データ
検出部２では、各データパケットが、対となるデータパ
ケットが入力されるのを待つため、データ伝送路4a,4b
のそれぞれの流量１に対して、流量0.5のデータパケッ
トがそれぞれ出力される。したがって、演算処理部３に
は流量１のデータパケットが入力される。

第10図は、１入力命令が100％であり、２入力命令が
０％であり、かつすべての命令にコピー処理または定数
出力処理がある場合の流量を示している（ワーストケー
ス）。プログラム記憶部１においてコピー処理または定
数出力処理が行なわれると、データ伝送路4a,4bの流量
はそれぞれ１となる。命令情報が１入力命令を示してい
る場合には、対データ検出部２において、各データパケ
ットが、対となるデータパケットを待たないため、デー
タ伝送路4a,4bの各々の流量１に対して、流量１のデー
タパケットがそれぞれ生じる。しかし、データ伝送路５
の最大流量が１であるので、演算処理部３には第９図の
場合と同様に流量１のデータパケットしか入力されな
い。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、従来のデータフロー型情報処理装置
は、実行すべきデータフロープログラムが100％の２入
力命令を有している場合に最高稼動率を発揮する。その
ため、データフロープログラムに１入力命令が多ければ
多いほど、本来データフロープログラムが内在している
処理効率を達成することができない。

この発明の目的は、１入力命令が多い場合でも高い処
理効率を達成することができるデータフロー型情報処理
装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るデータフロー型情報処理装置は、第１
および第２のプログラム記憶手段、合流手段、対データ
検出手段および第１および第２の演算処理手段を備え
る。

第１および第２のプログラム記憶手段は、データフロ
ープログラムを記憶し、入力されたデータパケットに含
まれる行先情報に基づいてデータフロープログラムから
少なくとも次位の行先情報および命令情報を読出し、そ
れらの行先情報および命令情報を含むデータパケットを
出力する。合流手段は、第１および第２のプログラム記
憶手段から出力されたデータパケットを調停する。

対データ検出手段は、合流手段から出力されたデータ
パケットをそれぞれ受ける第１および第２の入力部およ
びデータパケットをそれぞれ出力する第１および第２の
出力部を有し、同じ行先情報を有する２つのデータパケ
ットを検出する。

第１および第２の演算処理手段は、対データ検出手段
の第１および第２の出力部から出力されたデータパケッ
トをそれぞれ受け、そのデータパケットに含まれる命令
情報に基づいてそのデータパケットに含まれるデータに
関する演算処理を行ない、演算結果を示すデータを含む
データパケットをそれぞれ第１および第２のプログラム
記憶手段に与える。

［作用］ この発明に係るデータフロー型情報処理装置において
は、２つのプログラム記憶手段および２つの演算処理手
段が設けられており、対データ検出手段の出力部から出
力されるデータパケットが２つの演算処理手段にそれぞ
れ与えられるので、１入力命令が100％含まれ、かつす
べての命令にコピー処理または定数出力処理がある場合
でも、従来のデータフロー型情報処理装置に比べて２倍
の処理効率を引出すことができる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面を参照しながら詳細に
説明する。

第１図は、この発明の一実施例によるデータフロー型
情報処理装置の構成を示すブロック図である。

第１図において、データフロー型情報処理装置は、第
１および第２のプログラム記憶部1a,1b、合流部７、対
データ検出部２、および第１および第２の演算処理部3
a,3bを含む。第１および第２のプログラム記憶部1a,1b
の各々の構成および動作は、第５図に示されるプログラ
ム記憶部１の構成および動作と同様である。対データ検
出部２の構成および動作は第５図に示される対データ検
出部２の構成および動作と同様である。第１および第２
の演算処理部3a,3bの各々の構成および動作は、第５図
に示される演算処理部３の構成および動作と同様であ
る。

第１のプログラム記憶部1aと合流部７とは２つのデー
タ伝送路41a,42aにより結合されている。第２のプログ
ラム記憶部1bと合流部７とは２つのデータ伝送路41b,42
bにより結合されている。対データ検出部２は２つの入
力ポートおよび２つの出力ポートを有する。合流部７と
対データ検出部２の２つの入力ポートとは、２つのデー
タ伝送路4a,4bにより結合されている。対データ検出部
２の一方の出力ポートと第１演算処理部3aとはデータ伝
送路5aにより結合され、対データ検出部２の他方の出力
ポートと第２の演算処理部3bとはデータ伝送路5bにより
結合されている。第１の演算処理部3aと第１のプログラ
ム記憶部1aとはデータ伝送路6aにより結合され、第２の
演算処理部3bと第２のプログラム記憶部1bとはデータ伝
送路6bにより結合されている。

第１のプログラム記憶部1aはデータ伝送路6aからデー
タパケットを受け、第５図に示されるプログラム記憶部
１と同様にして、第７図に示されるデータフロープログ
ラム10から行先情報11、命令情報12、コピー有／無情報
13および定数有／無情報14の読出しを行ない、行先情報
11および命令情報12を含むデータパケットをデータ伝送
路41aに出力する。読出されたコピー有／無情報13また
は定数有／無情報14が「有」を示している場合には、コ
ピー処理または定数出力処理により生成された新たなデ
ータパケットがデータ伝送路42aに出力される。また、
第２のプログラム記憶部1bは、データ伝送路6bからデー
タパケットを受け、第５図に示されるプログラム記憶部
１と同様にして、第７図に示されるデータフロープログ
ラム10から行先情報11、命令情報12、コピー有／無情報
13および定数有／無情報14を読出し、行先情報11および
命令情報12を含むデータパケットをデータ伝送路41bに
出力する。読出されたコピー有／無情報13または定数有
／無情報14が「有」を示している場合には、コピー処理
または定数出力処理により生成された新たなデータパケ
ットがデータ伝送路42bに出力される。

合流部７の構成が第２図に示される。合流部７は、合
流回路71,72およびバッファ73,74を含む。データ伝送路
41aは合流回路71の一方の入力ポートに接続され、デー
タ伝送路41bはバッファ74を介して合流回路71の他方の
入力ポートに接続されている。合流回路71の出力ポート
はデータ伝送路4aに接続されている。データ伝送路42a
はバッファ73を介して合流回路72の一方の入力ポートに
接続され、データ伝送路42bは合流回路72の他方の入力
ポートに接続されている。合流回路72の出力ポートはデ
ータ伝送路4bに接続されている。

合流回路71は、データ伝送路41aからのデータパケッ
トおよびデータ伝送路41bからのデータパケットを先着
順にデータ伝送路4aに出力する。合流回路72は、データ
伝送路42aからのデータパケットおよびデータ伝送路42b
からのデータパケットを先着順にデータ伝送路4bに出力
する。

データ伝送路41aからのデータパケットおよびデータ
伝送路41bからのデータパケットが同時に入力される場
合には、データ伝送路41aからのデータパケットが優先
的に合流回路71に入力され、データ伝送路41bからのデ
ータパケットはバッファ74に一時的に蓄えられる。デー
タ伝送路42aからのデータパケットおよびデータ伝送路4
2bからデータパケットが同時に入力される場合には、デ
ータ伝送路42bからのデータパケットが優先的に合流回
路72に与えられ、データ伝送路42aからのデータパケッ
トはバッファ73に一時的に蓄えられる。

再び第１図を参照すると、対データ検出部２は、デー
タ伝送路4a,4bからのデータパケットの待ち合わせを行
なう。すなわち、データ伝送路4aからのデータパケット
に含まれる命令情報が２入力命令を示す場合には、対と
なるデータを検出し、対となったデータを含むデータパ
ケットをデータ伝送路5aに出力する。データ伝送路4aか
らのデータパケットに含まれる命令情報が１入力命令を
示す場合には、そのデータパケットをデータ伝送路5aに
そのまま出力する。また、データ伝送路4bからのデータ
パケットに含まれる命令情報が２入力命令を示す場合に
は、対となるデータパケットを検出し、対となったデー
タを含むデータパケットをデータ伝送路5bに出力する。
データ伝送路4bからのデータパケットに含まれる命令情
報が１入力命令を示す場合には、そのデータパケットを
データ伝送路5bにそのまま出力する。

第１の演算処理部3aはデータ伝送路5aからのデータパ
ケットに関する演算処理を行ない、その演算結果をデー
タ伝送路6aに出力する。第２の演算処理部3bはデータ伝
送路5bからのデータパケットに関する演算処理を行な
い、その演算結果をデータ伝送路6bに出力する。

第３図および第４図に、各部分のデータパケットの流
量を示す。

第３図は、１入力命令が０％であり、２入力命令が10
0％であり、かつすべての命令にコピー処理または定数
出力処理がある場合の流量を示している。第１および第
２のプログラム記憶部1a,1bの各々には流量0.5のデータ
パケットが入力されるものとする。第１のプログラム記
憶部1aにおいてコピー処理または定数出力処理が行なわ
れると、データ伝送路41a,42aにはそれぞれ流量0.5のデ
ータパケットが出力される。同様に、第２のプログラム
記憶部1bにおいてコピー処理または定数出力処理が行な
われると、データ伝送路41b,42bにそれぞれ流量0.5のデ
ータパケットが出力される。したがって、データ伝送路
4a,4bに出力されるデータパケットの流量はそれぞれ１
となる。データ伝送路4aからのデータパケットの命令情
報が２入力命令を示している場合には、対データ検出部
２の一方の出力ポートら出力されるデータパケットの流
量は0.5となる。また、データ伝送路4bからのデータパ
ケットの命令情報が２入力命令を示している場合には、
対データ検出２の他方の出力ポートから出力されるデー
タパケットの流量は0.5となる。したがって、第１およ
び第２の演算処理部3a,3bにはそれぞれデータ伝送路5a,
5bを介して流量0.5のデータパケットが送られる。

第１および第２の演算処理部3a,3bの各々は、流量0.5
のデータパケットを処理するので、情報処理装置全体が
処理するデータパケットの流量は１となる。この場合の
処理効率は、第９図に示される処理効率と同じである。

第４図は、１入力命令が100％であり、２入力命令が
０％であり、かつすべての命令にコピー処理または定数
出力処理がある場合の流量を示している（ワーストケー
ス）。この場合、第１および第２のプログラム記憶部1
a,1bの各々には流量１のデータパケットが入力されるも
のとする。第１のプログラム記憶部1aにおいてコピー処
理または定数出力処理が行なわれると、データ伝送路41
a,42aの各々には流量１のデータパケットが出力され
る。同様に、第２のプログラム記憶部1bにおいてコピー
処理または定数出力処理が行なわれると、データ伝送路
41b,42bの各々には流量１のデータパケットが出力され
る。合流部７は、データ伝送路41aからのデータパケッ
トおよびデータ伝送路41bからのデータパケットを調停
するので、データ伝送路4aには流量１のデータパケット
が出力される。また合流部７はデータ伝送路42aからの
データパケットおよびデータ伝送路42bからのデータパ
ケットを調停するので、データ伝送路4bには流量１のデ
ータパケットが出力される。データ伝送路4aからのデー
タパケットの命令情報が１入力命令を示す場合、そのデ
ータパケットはそのままデータ伝送路5aに出力される。
また、データ伝送路4bからのデータパケットの命令情報
が１入力命令を示す場合、そのデータパケットはデータ
伝送路5bにそのまま出力される。したがって、第１およ
び第２の演算処理部3a,3bにはデータ伝送路5a,5bを介し
てそれぞれ流量１のデータパケットが送られる。第１お
よび第２の演算処理部3a,3bの各々が流量１のデータパ
ケットを処理するので、情報処理装置は流量２のデータ
パケットを処理することになる。この場合、第10図に示
される処理効率に比べて２倍の処理効率が達成される。

このように、上記実施例によれば、１入力命令が100
％であり、かつすべての命令にコピー処理または定数出
力処理がある場合（ワーストケース）であっても、従来
の情報処理装置に比べて２倍の処理効率を引出すことが
可能となる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、データフロープログ
ラムに１入力命令が多い場合でも、本来プログラムが内
在している処理効率を達成することが可能になる。した
がって、データフロー型情報処理装置の処理効率の向上
が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるデータフロー型情報
処理装置の構成を示すブロック図である。第２図は同実
施例に含まれる合流部の構成を示すブロック図である。
第３図は２入力命令が100％である場合の各部の流量を
示す図である。第４図は１入力命令が100％である場合
の各部の流量を示す図である。第５図は従来のデータフ
ロー型情報処理装置の構成の一例を示す図である。第６
図はデータフロー型情報処理装置において処理されるデ
ータパケットのフィールド構成を示す図である。第７図
はデータフロー型情報処理装置のプログラム記憶部に記
憶されるデータフロープログラムの一部を示す図であ
る。第８図はコピー処理を含むデータフローグラフの一
部を示す図である。第９図は２入力命令が100％である
場合の従来のデータフロー型情報処理装置の各部の流量
を示す図である。第10図は１入力命令が100％である場
合の従来のデータフロー型情報処理装置の各部の流量を
示す図である。 図において、1aは第１のプログラム記憶部、1bは第２の
プログラム記憶部、２は対データ検出部、3aは第１の演
算処理部、3bは第２の演算処理部、７は合流部、4a,4b,
5a,5b,6a,6b,41a,42a,41b,42bはデータ伝送路を示す。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数組の行先情報および命令情報を含むデ
   ータフロープログラムに基づいてデータパケットの処理
   を行なうデータフロー型情報処理装置であって、 前記データフロープログラムを記憶し、入力されたデー
   タパケットに含まれる行先情報に基づいて前記データフ
   ロープログラムから少なくとも次位の行先情報および命
   令情報を読出し、それらの行先情報および命令情報を含
   むデータパケットを出力する第１および第２のプログラ
   ム記憶手段、 前記第１および第２のプログラム記憶手段から出力され
   たデータパケットを調停する合流手段、 前記合流手段から出力されたデータパケットをそれぞれ
   受ける第１および第２の入力部およびデータパケットを
   それぞれ出力する第１および第２の出力部を有し、同じ
   行先情報を有する２つのデータパケットを検出する対デ
   ータ検出手段、および 前記対データ検出手段の第１および第２の出力部から出
   力されたデータパケットをそれぞれ受け、そのデータパ
   ケットに含まれる命令情報に基づいてそのデータパケッ
   トに含まれるデータに関する演算処理を行ない、演算処
   理結果を示すデータを含むデータパケットをそれぞれ前
   記第１および第２のプログラム記憶手段に与える第１お
   よび第２の演算処理手段を備える、データフロー型情報
   処理装置。