JPH0259961A - 情報処理装置 - 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〕 本発明はマスク機能付きのベクトル演算を行なうことが
できる情報処理装置に関する。

〔従来の技術〕

科学技術計算等に於いては配列データを扱う場合が非常
に多く、配列データに対する演算はしばしば各々の配列
要素に対する同一演算の繰返しとなる。このような配列
データに対する演算を高速に行なうため、いわゆるベク
トル命令を使用できるようにした情報処理装置が従来よ
り実用化されている。

ところで、配列データに対する演算に於いては、無条件
に全配列要素に対して演算操作を行なって良い場合と、
特定の条件を満足させる配列要素に対してしか演算操作
を行なってはならない場合とがある、後者の一例として
第３図に示すようなＦＯＲＴＲＡＮ言語で記述したプロ
グラムがある。

第３図に示したプログラムは、各々Ｎ個の配列要素から
なる配列データＡ　（ｉ）　、　　Ｂ　（ｉ）、　Ｃ（
ｉ）、Ｄ　（ｉ）と、別の数値データＥとに対して、配
列ＡＯ１番目（ｉ＝１〜Ｎ）の配列要素が１ゼロ”以上
である場合は配列Ｃと配列りとのそれぞれｉ番目の配列
要素の積を計算し、その結果を配列Ｂのｉ番目の配列要
素とし、配列Ａのｉ番目の配列要素が負の値である場合
は配列Ｂのｉ番目の配列要素に固定値Ｅを入れることを
示している。

ところで、第３図のプログラムに示したような配列デー
タに対する条件付きの演算を行なう場合、演算を高速に
実行するためマスク制御付ベクトル命令が一般に使用さ
れる。第４図はマスク制御付ベクトル命令を使用してプ
ログラムを実行する際の実行手順を示したフローチャー
トであり、先ず、マスク生成命令が実行され、第３図の
プログラムの文番号２０に対応するベクトルマスクデー
タが得られる。即ち、Ａｉ≧００場合は対応するベクト
ルマスクデータＭＡＳＫｉの内容を“１”として、そか
でない場合は“０”とする。このベクトルマスクデータ
ＭＡＳＫｉは一般には主記憶装置上に格納されたり、或
いはベクトルマスクレジスタとして専用に設けられたレ
ジスタファイル等に格納される。

次に、マスク生成命令によって生成されたベクトルマス
クデータＭへＳＫｉに従ってマスク制御付ベクトル乗算
命令が実行される。この命令が実行されることにより、
ベクトルマスクデータＭＡＳＫｉ＝１に対応する配列要
素ｉに関してのみ乗算が行なわれ、乗算結果が配列Ｂに
格納される。

それが終了すると、更にマスク制御付ベクトル移送命令
が実行され、ベクトルマスクデータＭＡＳＫｉ＝Ｏに対
応する配列要素ｉに関してのみ数値データＥの移送が行
なわれる。尚、この例では、演算を行なう配列要素対応
のベクトルマスクデータＭＡＳＫｉを“１”、移送を行
なう配列要素対応のベクトルマスクデータＭＡＳＫｉを
“０″としたが、演算を行なう配列要素対応のベクトル
マスクデータＭＡＳＫｉを１０”、移送を行なう配列要
素対応のベクトルマスクデータＭＡＳＫｉを１″として
も良く、ベクトルマスクデータＭＡＳＫｉ力びＯ”、“
１“の何れの時に演算を有効にするかはソフトウェアの
命令コード等によって指定することができるものである
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、マスク制御付ベクトル命令を使用する
ことにより、ループ中に条件文を含むような配列処理の
プログラムを実行する場合に於いても、情報処理装置上
での高速なベクトル演算の実行比率を高めることができ
るようになってきた。

しかし、上述した従来例は、全ての配列要素について対
応するベクトルマスクデータが“１″になっているか、
“０”になっているかを判定し、判定結果に基づいてベ
クトル演算を行なうか否かを決定するようにしているた
め、判定動作によるオーバヘッドが大きく、ベクトル演
算を行なうことによる効果を十分発揮できない場合があ
るという問題がある。

本発明の目的はベクトルマスクデータの判定動作による
オーバヘフとを小さなものとすることにより、処理を高
速化することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、 配列データの演算を行なうベクトル命令と、条件によっ
て特定の配列要素の演算を抑止するためのベクトルマス
クデータを生成するベクトルマスク生成命令と、前記ベ
クトルマスクデータにより演算を抑止されている配列要
素以外の配列要素に対する演算を行なうマスク制御付ベ
クトル命令とを実行可能な情報処理装置に於いて、 配列要素列中の同一のベクトルマスクデータが最も長く
連続する部分の配列要素数を示す値が格納される最大要
素数保持レジスタと、 最大要素数保持レジスタに配列要素数を示す値が格納さ
れた部分の先頭の配列要素の要素番号が格納される反転
要素番号代表レジスタとを設け、前記配列要素列中の前
記最大要素数保持レジス夕に格納されている配列要素数
と前記反転要素番号代表レジスタに格納されている要素
番号によって示される部分については前記ベクトル命令
を実行し、他の部分については前記マスク制御付ベクト
ル命令を実行するようにしたものである。

〔作　用〕

最大要素数保持レジスタには配列要素列中の同一のベク
トルマスクデータが最も長く連続する部分の配列要素数
が格納され、反転要素番号代表レジスタにはその部分の
先頭の配列要素の要素番号が格納される。そして、最大
要素数保持レジスタ及び反転要素番号代表レジスタの内
容によって示される部分についてはベクトルマスクデー
タを参照する必要のないベクトル命令を実行し、他の部
分についてはマスク制御付ベクトル命令を実行すする。

従って、同一のベクトルマスクデータが連続する部分の
内の最も配列要素数が多い部分については、ベクトルマ
スクデータの判定動作が行なわれないことになるので、
ベクトルマスクデータの判定動作によるオーバヘッドを
小さくし、ベクトル演算の処理速度を向上させることが
できる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。

第１図は本発明の実施例のブロック図であり、マスク生
成用オペランドレジスタ１．２と、比較回路３．１３と
、マスクデータレジスタ４と、命令語レジスタ５と、命
令デコーダ６と、演算制御部７と、要素番号レジスタ８
と、反転要素番号レジスタ９と、要素数保持レジスタ１
０と、要素数履歴レジスタ１１と、要素数比較レジスタ
１２と、最大要素数保持レジスタ１４と、排他的論理和
回路１５と、反転要素番号代表レジスタ１６と、上位制
御部１７とを含んでいる。

次に第３図に示したプログラムを実行する場合を例にと
って本実施例の動作を説明する。

先ず、第２図のフローチャートに示すように、マスク生
成命令が命令語レジスタ５にセントされ（ステップ３１
）、ベクトルマスクデータが生成される。ベクトルマス
クデータの生成時、マスク生成用オペランドレジスタ１
，２にはマスク生成用の配列データが順次入力され、命
令語レジスフ５には上位制御部１７によりマスク生成命
令がセットされる。この例の場合、マスク生成用オペラ
ンドレジスタ１，２の内の一方（例えばマスク生成用オ
ペランドレジスタ１）には配列データＡ（１）が、他方
（例えばマスク生成用オペランドレジスタ２）には数値
データ“０”がセットされる。

命令デコーダ６は命令語レジスタ５にマスク生成命令が
セットされると、それをデコードし、比較回路３に対し
て大小比較指示を送出する。比較回路３は大小比較指示
が加えられることにより、マスク生成用オペランドレジ
スタ１．２にセットされている配列データＡ　（ｉ）と
数値データ“０”とを比較し、そして、比較結果がＡ　
（ｉ）≧０であれば“１′を、Ａ　（＋）＜Ｏであれば
“０″を出力する。即ち、比較回路３の出力信号はマス
ク生成用オペランドレジスタ１にセントされている配列
要素対応のベクトルマスクデータとなる。

比較回路３から出力されたベクトルマスクデータはマス
クデータレジスタ４に加えられると共に排他的論理和回
路１５に加えられる。マスクデータレジスタ４はベクト
ルマスクデータが加えられると、それを最下位ビットに
セットすると共に、それ以前にセットされていたベクト
ルマスクデータを１ビツトずつ上位ヘシフトする。マス
クデータレジスタ４に１ワ一ド分のベクトルマスクデー
タが格納される毎に、マスクデータレジスタ４から図示
しない主記憶装置へ上記ｌツー１分のベクトルマスクデ
ータが転送され、格納される。

要素番号レジスタ８はベクトルデータの演算或いはベク
トルマスクデータの生成時に於いて、現在処理中の配列
要素の要素番号を保持するレジスフであり、その出力は
反転要素番号レジスタ９に加えられている。反転要素番
号レジスタ９はマスクデータレジスタ４の最下位ビット
にセットされているベクトルマスクデータと比較回路３
から出力されたベクトルマスクデータとの排他的論理和
をとる排他的論理和回路１５の出力信号が“１”となっ
た場合に限って要素番号レジスタ８の出力を保持する。

ここで、排他的論理和回路１５の出力信号が“１”とな
るのは、現在マスク生成用オペランドレジスタｌにセッ
トされている配列要素対応のベクトルマスクデータが直
前の配列要素対応のベクトルマスクデータと異なるもの
になった時であるので、反転要素番号レジスタ９には対
応するベクトルマスクデータが直前の配列要素のベクト
ルマスクデータと異なるものとなった配列要素の内の最
も新しい配列要素の要素番号が格納される。

要素数保持レジスタ１０は新たな配列要素についての処
理が開始される毎にその内容がカウントアツプされ、排
他的論理和回路１５の出力信号が“１”となることによ
りリセットされる。また、要素数履歴レジスタ１１には
リセットされる直前の要素数保持レジスタＩＯの内容が
格納される。従って、要素数履歴レジスタ１１にはベク
トルマスクデータが同一の配列要素が何個連続したかを
示す値が格納されることになる。

要素数履歴レジスタ１１の内容は要素数比較レジスタ１
２の内容と比較回路１３に於いて比較される。

尚、要素数比較レジスタ１２の初期値は「０」になって
いるものである。比較回路１３は要素数濯歴レジスタ１
１の内容と要素数比較レジスタ１２の内容との内、大き
い方の値を要素数比較レジスタ１２及び最大要素数保持
レジスタ１４に格納する。また、比較回路１３は要素数
雇歴レジスタ１１の内容が要素数比較レジスタ１２の内
容よりも大きい時、反転要素番号代表レジスタ１６にセ
ット信号を加え、反転要素番号レジスタ９の内容を格納
させる。従って、最大要素数保持レジスタ１４には配列
要素列中の同一のベクトルマスクデータが最も長く連続
する部分の配列要素数を示す値が格納され、反転要素番
号代表レジスタ１６にはその部分の先頭要素番号が格納
される。

マスク生成命令の実行が終了すると、上位制御部１７は
最大要素数保持レジスタ１４に格納されている配列要素
数を示す値（ｍが格納されているとする）及び反転要素
番号代表レジスタ１６に格納されている先頭要素番号（
ｎが格納されているとする。

但し、ｎ−１とする）を読込み、主記憶装置に格納され
ている上記先頭要素番号ｎ対応のベクトルマスクデータ
が“１″であるかＯ″であるかを調べる。

次いで、上位制御部１７は第２図に示すように、配列Ｃ
，ＤΦ１番目から（ｎ−１）番目までの要素を対象にし
たマスク制御付ベクトル乗算命令、即ち、１番目の要素
から反転要素番号代表レジスタ１６に格納されている要
素番号の要素の１つ前の要素までを対象にしたマスク制
御付ベクトル乗算命令を命令語レジスタ５にセットする
（ステップ３２）。これにより、演算制御部７に於いて
配列Ｃ，Ｄの１番目の要素から（ｎ−１）番目の要素の
内の対応するベクトルマスクデータが“ｌ゛となってい
る要素同志の乗算が行なわれ、乗算結果が配列Ｂに格納
される。

次いで、上位制御部１７は第２図に示すように、１番目
から（ｎ−１）番目までの要素を対象にしたマスク制御
付ベクトル移送命令を命令語レジスタ５にセントする（
ステップＳ３）、これにより、演算制御部７に於いて、
配列Ｂの１番目から（ｎ−１）番目までの要素の内の対
応するベクトルマスクデータが“０”の要素に数値デー
タＥが格納される。

１番目から（ｎ−１）番目までの要素を対象にしたマス
ク制御付ベクトル移送命令の実行が終了すると、上位制
御部１７は既に調べである要素番号ｎ対応のベクトルマ
スクデータが“１”である場合は配列Ｃ，Ｄのｎ番目か
ら（０４ｍ）番目までの要素、即ち同一のベクトルマス
クデータが最も長（連続する部分対応の要素を対象とし
たマスク制御なしのベクトル乗算命令を命令語レジスタ
５にセットし、“０″である場合はｎ番目から（０４ｍ
）番目までの要素を対象にしたマスク制御なしのベクト
ル移送命令を命令語レジスタ５にセットする（ステップ
３４）。ベクトル乗算命令が命令語レジスタ５にセット
された場合は、演算制御部７に於いて、配列Ｃ，Ｄのｎ
番目から（０４ｍ）番目までの要素の対応するもの同志
の乗算が行なわれ、乗算結果が配列Ｂの対応する要素に
格納される。また、ベクトル移送命令が命令語レジスク
５にセットされた場合は演算制御部７に於いて、配列Ｂ
のｎ番目の要素から（ｎ８ｍ）番目の要素までに数値デ
ータＥが格納される。

ヘクトル制御なしのベクトル乗算命令或いはベクトル移
送命令の実行が終了すると、上位制御部１７は配列Ｃ，
Ｄの第（ｎ＋ｍ＋１）番目から最後の要素までを対象に
したマスク制御付ベクトル乗算命令を命令語レジスタ５
にセントする（ステップＳ５）、これにより、演算制御
部７に於いて配列Ｃ，Ｄの（ｎ＋ｍ＋１）番目の要素か
ら最後の要素までの内の対応するベクトルマスクデータ
が“１”とならでいる要素同志の乗算が行なわれ、乗算
結果が配列Ｂの対応する要素に格納される。

次いで、上位制御部１７は（ｎ　＋ｍ＋１）番目の要素
から最後の要素までを対象にしたマスク制御付ベクトル
移送命令を命令語レジスタ５にセントする（ステップＳ
６）、これにより、演算制御部７に於いて、配列Ｂの（
ｎ＋ｍ＋１）番目の要素から最後の要素までの内の対応
するベクトルマスクデータが“１′となっている要素に
数値データＥが格納される。

従って、配列要素中の最大要素数保持レジスタ１４と反
転要素番号代表レジスタ１６との内容によって示される
部分（上述した例はｎ番目の要素からｎ＋ｍ番目の要素
までの部分であって、同一のベクトルマスクデータが最
も長く連続する部分）についてはマスク制御なしのベク
トル命令が実行され、それ以外の部分についてはマスク
制御付きのベクトル命令が実行されることになる。

（発明の効果〕 以上説明したように、本発明は配列要素列中の同一のベ
クトルマスクデータが最も長く連続する部分については
マスク制御付ヘクトル命令を実行せずにベクトル命令を
実行するようにしたものであり、その部分についてはベ
クトルマスクデータのチエツクを行なう必要がなくなる
ので、ベクトル演算を高速化することができる効果があ
る。特に、ベクトルマスクデータに於ける“１”と“０
″との割合が極端に違い、同一のベクトルマスクデータ
が連続する部分が長い場合はその効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は実施例
に於けるＦＯＲＴＲＡＮプログラムの実行手順を示すフ
ローチャート、第３図はＦＯＲＴＲＡＮプログラムの一
例を示す図及び、 第４図は従来例に於は不ＦＯＲＴＲＡＮプログラムの実
行手順を示すフローチャートである。 図に於いて、ｌ、２・・・マスク生成用オペランドレジ
スタ、３．１３・・・比較回路、４・・・マスクデータ
レジスタ、５・・・命令語レジスタ、６・・・命令デコ
ーダ、７・・・演算制御部、８・・・要素番号レジスタ
、９・・・反転要素番号レジスタ、１０・・・要素数保
持レジスタ、１１・・・要素数層層レジスタ、１２・・
・要素数比較レジスタ、１４・・・最大要素数保持レジ
スタ、１５・・・排他的論理和回路、１６・・・反転要
素番号代表レジスタ、１７・・・上位制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 配列データの演算を行なうベクトル命令と、条件によっ
   て特定の配列要素の演算を抑止するためのベクトルマス
   クデータを生成するベクトルマスク生成命令と、前記ベ
   クトルマスクデータにより演算を抑止されている配列要
   素以外の配列要素に対する演算を行なうマスク制御付ベ
   クトル命令とを実行可能な情報処理装置に於いて、 配列要素列中の同一のベクトルマスクデータが最も長く
   連続する部分の配列要素数を示す値が格納される最大要
   素数保持レジスタと、 最大要素数保持レジスタに配列要素数を示す値が格納さ
   れた部分の先頭の配列要素の要素番号が格納される反転
   要素番号代表レジスタとを具備し、前記配列要素列中の
   前記最大要素数保持レジスタに格納されている配列要素
   数と前記反転要素番号代表レジスタに格納されている要
   素番号によって示される部分については前記ベクトル命
   令を実行し、他の部分については前記マスク制御付ベク
   トル命令を実行することを特徴とする情報処理装置。