JPH04191956A - 並列処理装置 - 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、複数の処理要素（プロセッサやメモリなど）
を同時に動作させてデータの高速処理を行ない、特にカ
ラー画像処理などのデータの高速処理に好適な並列処理
装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来、この種の並列処理装置において、プロセッサやメ
モリなどの処理要素を多数結合する方式としては、第９
図に示すように全処理要素１〜６を相互に複数のバスで
結合する完全結合方式や、第１０図に示すように全処理
要素１〜６をクロスバ−スイッチを使用して結合する方
式が知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、完全結合方式は、各処理要素間の通信距離の
違いに伴い通信時間がまちまちになり、その時間差制御
が必要になるので、通信制御が複雑化して高速通信化が
困難となり、データの高速処理化が困難であるという問
題があった。

一方、クロスバ−スイッチを使用する結合方式は、結合
する処理要素数が多いと、クロスバ−スイッチの必要な
接点数がそれにともなって増えるので大型化する上にコ
ストがかかり、しかも通信距離が長くなって雑音が発生
しやすく外部の雑音にも弱いという問題がある。

そこで、本発明は、データの高速処理化、装置の小型化
を図ると共に、雑音に強くて伝送誤りのない並列処理装
置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本発明は以下のように構
成した。

すなわち、本発明は、絶縁板の表側の中心に集積回路化
して設けたクロスバ−スイッチの各外部接続端子と接続
する表側信号線と、絶縁板の裏側中心の共通接続点と接
続する裏側信号線とを、絶縁板を介して交差するように
絶縁板の表裏に絶縁板の中心から放射状に配列し、 これら関連する両信号線を導通孔を介在して交互に接続
して長さの等しい伝送線路を複数個放射状に形成し、当
該複数個の各伝送線路の各先端を整合回路の一端にそれ
ぞれ接続してバス配線板を形成し、 当該バス配線板を同一軸線上に重ねて複数個配置し、こ
れらのバス配線板の周縁に沿って各処理要素を外方に向
けて配列し、各処理要素の外部接続部を前記バス配線板
の周縁にのぞむ対応する整合回路の各他端に電気的に接
続し、 さらに前記クロスバ−スイッチの各接点をあらかじめ定
めた手順により開閉制御する制御手段を備えてなる。

（作用） このように構成する本発明では、同一軸線上に重ねた各
バス配線板に形成される関連するツイスト状態の伝送線
路の集合の単位が並列バスを形成し、その関連する各伝
送線路をデータ線、アドレス線、制御線などにそれぞれ
割り当てる。

そして本発明では、制御手段があらかじめ定めた手順に
よりクロスバ−スイッチの各接点を開閉制御する。従っ
て、これにより、複数の処理要素（プロセッサやメモリ
など）がクロスバ−スイッチおよび伝送線路などを介し
て電気的に同時に接続され、複数の各処理要素は同時に
信号の授受やデータ処理を行なう。

また、本発明では、ツイスト状態の伝送線路はその長さ
がそれぞれ等しい上にその各伝送線路の各一端に整合回
路をそれぞれ接続し、しかもクロスバ−スイッチは集積
回路化して超小型化したので、各処理要素の間はいずれ
も電気的にほぼ等距離で、全ての処理要素間の通信距離
がほぼ均一化する上に、伝送線路での信号の反射を抑制
できる。

その結果、高速かつ正確な通信制御ができる上に、安定
した高速通信が可能となり、全体として伝送誤りのない
データの高速処理化が実現できる。

さらに本発明では、各伝送線路をツイスト状態とするの
で、静電誘導や磁気誘導がなくなって外部雑音に強くな
るうえに伝送線路からの不要輻射が生じない。従って、
本発明では外部雑音の影響と信号の漏洩とを防止でき、
これは上述の信号の高速伝送化や、信号の伝送誤りの低
減化の向上に寄与できる。

さらに加えて、本発明では、ツイスト状の複数個の伝送
線路を放射状に形成したバス配線板を、同一軸線上に重
ねて配置することにより、バスを放射状に形成するよう
にした。従って、接続する処理要素が多数であっても、
バスの長さが全体的に短縮し通信距離が短かくなり、雑
音が発生しにくく雑音に強く、しかも装置全体が小型化
する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明実施例について説明する。

バス配線板７は、第１図で示すように円形の両面プリン
ト基板８の表側の中心に集積回路化したクロスバ−スイ
ッチ９を実装する。

このクロスバ−スイッチ９は、第４図の等価回路に示す
ように、格子状に配置した各信号線１゜の各交叉部に、
それぞれ接点１１を設けたものである。そして各信号線
１０の一端は、外部接続端子１２とそれぞれ接続する。

クロスバ−スイッチ９の各外部接続端子１２には、第１
図に示すように導体パターンからなる表側信号線１３を
それぞれ接続し、両面プリント基板８の裏側中心の共通
接続点には、導体パターンからなる各裏側信号線１４を
共通接続する。

これら表側信号線１３と裏側信号線１４とは、両面プリ
ント基板８を介して交差するように両面プリント基板８
の表裏にその中心から放射状に配列する。さらに、これ
ら関連する信号線１３と信号線１４とを、導通孔１５を
介在して交互に接続し、長さの等しい伝送線路１６を複
数個放射状に形成する。

各伝送線路１６を形成する終端の表側信号線１３と裏側
信号線１４の各一端は、整合回路１７を形成する両面プ
リント基板８の表側の抵抗Ｒ１と両面プリント基板８の
裏側の抵抗Ｒ１との各一端にそれぞれ接続する（第２図
および第３図参照）。

抵抗Ｒ１としては、印刷抵抗やチップ抵抗などが好適で
ある。

両面プリント基板８の表側の抵抗Ｒ１の他端は、導体１
８を介して基板８の表側外周部に等間隔に設けた接続端
子１９と接続する。基板８の裏側の抵抗Ｒ１の他端は、
導通孔２０を介在して基板８の表側に配置する抵抗Ｒ２
の一端と接続し、抵抗Ｒ２の他端を接続端子１９と接続
する。抵抗Ｒ２としては、抵抗Ｒ１と同様に印刷抵抗や
チップ抵抗などが好適である。

集積回路化したクロスバ−スイッチ９は、上記の外部接
続端子１２のほかに、第１図に示すように各接点１１を
開閉制御するための制御用端子２１（実際には複数から
なる）を有する。そして、この制御用端子２１は、両面
プリント基板８に設けたクロスバ−スイッチ制御用の伝
送線路１６の表側信号線１３（実際には複数からなる）
に接続する。

このように構成するバス配線板７は、第５図に示すよう
に上下方向の同一軸線上に等間隔隔てて、かつ各配線板
７の各伝送線路１６がそれぞれ同位相になるように、所
定の個数を配置する。従って、これら同位相に配置され
る関連のある伝送線路１６の集合の単位が、並列バスを
それぞれ形成する。

この並列バスを形成する各伝送線路１６は、データ線、
アドレス線、制御線などにそれぞれ割当てる。

そして、このように配置したバス配線板７の周縁に沿っ
て処理要素２３を実装したプリント基板２４を直立させ
て放射状に配列する（第６図参照）。各プリント基板２
４に設けた外部接続端子２５は、コネクタ（図示せず）
を介在してバス配線板７、の対応する各接続端子１９に
電気的に接続する。

なお、バス配線板７の各接続端子１９には、第２図に示
すように上記のコネクタの各接続ピンを着脱自在なソケ
ット２６を取り付けておく。

ここで、各バス配線板７の各クロスバ−スイッチ９の制
御用端子２１と伝送線路１６を介して接続するプリント
基板２４には、第４図に示すようにクロスバ−スイッチ
９の各接点１１を後述のような手順で制御するクロスバ
−スイッチコントローラ２７を実装する。

各プリント基板２４に搭載する処理要素２３としては、
プロセッサ（ＣＰＵ）や各種のメモリのほかに、キーボ
ードや表示装置などの入出力装置を制御する入出カプロ
セッサがある。

次に、上記のように構成するバス配線板７の中心から半
径方向に信号線１３．１４により構成される一つの伝送
線路１６の高周波信号における等価回路は、第７図に示
すようになる。

第７図において、Ｃ１は抵抗Ｒ１の両端における静電容
量、Ｃ２は信号線１３．１４間などで形成される静電容
量である。そして、これら静電容量Ｃ１および静電容量
Ｃ２は、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２と組み合わさって図示
のような整合回路１７を形成する。

次に、整合回路１７を形成する抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２の各
値の決定方法について説明する。

いま、バス配線板７に信号線１．３．１４により形成さ
れる放射状の伝送線路１６をＮ本とすると、このバスは
第７図で示すような等価回路の伝送線路１６に、（Ｎ　
−１）本の同様の等価回路の伝送線路が分岐接続したも
のと考えられる。

従って、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２の多値の決定に際しては、
上記の点を考慮するとともに、伝送線路の特性インピー
ダンスの値などを考慮し、伝送系全体でインピーダンス
の整合ができる最適値を求めればよい。

そして、このようにして決定した抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２の
多値により各伝送線路の各整合回路１７を形成すれば、
伝送線路における信号の不要な反射を抑制でき、各処理
要素２３間で後述のようにデータを並列処理する際には
、誤伝送なくデータの高速転送が可能となる。

また、信号線路１６は、表側信号線１３と裏側信号線１
４とで形成されるツイスト状態とするので、静電誘導や
磁気誘導がなくなって外部雑音に強くなるうえに伝送線
路からの不要輻射を抑制できる。

次に、このように構成する実施例の並列処理の実行の流
れについて、第８図を参照して説明する。

いま、与えられた問題（例えばカラー画像処理）を解決
するために逐次型言語（例えばフォートラン）、または
並列型言語で作成したプログラムが所定のメモリに格納
されているものとする。

逐次型言語で作成されたプログラムの場合には、並列化
コンパイラがそのプログラムから並列に実行可能な部分
を見い出だし、並列動作（タスク）に分解して仕事の順
序付けをする。一方、並列型言語で作成されたプログラ
ムの場合には、並列言語コンパイラが並列部を抽出する
。その結果、並列マシンコードが作成される。

次いで、並列マシン上のオペレーティングシステムが動
的なプロセッサの割り当てを行ない、これに基づいて各
クロスバ−スイッチ９の切り換え制御スケジュールを決
定し、並列実行を管理する。

これにより、クロスバ−スイッチコントローラ２７は、
スケジュールに基づいて各クロスバ−スイッチ９の各接
点１１を切り換え制御し、処理要素２３である複数の各
プロセッサは、プログラムに基づいてデータを同時に並
列処理する。

以上の実施例では、バス配線板７を両面のプリント基板
としたが、これに代えてプリント基板を多層板にするこ
とができる。この様にバス配線板を、多層のプリント基
板にしてバスを形成すると、実装密度か高くなって装置
全体がより小型化する。

このような実施例をカラー画像処理に使用すると、表示
装置などの出力時おいて、赤、緑、青の各色のメモリを
中心として処理したデータを■１０、ＣＰＵ側に切り換
えることによりメモリ間のデータ転送を省略できる。

また、カラー印刷に使用すると、イエロー、シアン、マ
ゼンタ、ブラックの４色に対し、特定のＣＰＵを接続し
、並行処理を行ったり、大量データ処理の場合にメモリ
を分割し、ＣＰＵの処理領域を分散することができる。

この場合にも、バスネックも無駄なデータ転送を行わな
いため非常に高速に処理できる。

さらに、アニメーションなどの動画像を生成する場合に
は、１フレームごとに別個のＣＰＵが処理を行うことに
より、超高速の処理が可能となりリアルタイム処理がで
きる。

（発明の効果） 以上のように本発明では、ツイスト状態の伝送線路はそ
の長さがそれぞれ等しい上にその各伝送線路の各一端に
整合回路をそれぞれ接続し、しかもクロスバ−スイッチ
は集積回路化して超小型化したので、各処理要素の間は
いずれも電気的にほぼ等距離で、全ての処理要素間の通
信距離がほぼ均一化する上に、伝送線路での信号の反射
を抑制できる。その結果、本発明では高速かつ正確な通
信制御ができる上に、安定した高速通信が可能となり、
全体として伝送誤りのないデータの高速処理化が実現で
きる。

また本発明では、各伝送線路をツイスト状態とするので
、静電誘導や磁気誘導がなくなって外部雑音に強くなる
うえに伝送線路からの不要輻射が生じない。従って、本
発明では外部雑音の影響と信号の漏洩とを防止でき、こ
れは上述の信号の高速伝送化や、信号の伝送誤りの低減
化の向上に寄与できる。

さらに、本発明では、ツイスト状の複数個の伝送線路を
放射状に形成したバス配線板を、同一軸線上に重ねて配
置することにより、バスを放射状に形成するようにした
。従って、本発明では接続する処理要素が多数であって
も、バスの長さが全体的に短縮し通信距離が短かくなり
、雑音が発生しにくく雑音に強く、しかも装置全体が小
型化する。

【図面の簡単な説明】

第１図はバス配線板の表側を示す図、第２図は第１図の
整合回路の主要部分を示す断面図、第３図は第２図の導
体パターンと抵抗の接続関係を示す図、第４図はクロス
バ−スイッチの等価回路、第５図はバス配線板の配置例
を示す図、第６図は本発明の実施例を示す全体斜視図、
第７図はバス配線板の中心から半径方向に構成される一
つの伝送線路の高周波信号における等価回路、第８図は
第６図で示した実施例の並列処理の実行の流れを説明す
る図、第９図および第１０図はそれぞれ従来例を示す図
である。 ７はバス配線板、８は両面プリント基板、９はクロスバ
−スイッチ、１３は表側信号線、１４は裏側信号線、１
６は伝送線路、１７は整合回路１．２３は処理要素、２
４はプリント基板、２７はクロスバ−スイッチコントロ
ーラである。 特許出願人　　株式会社　ゲラフィコ 代理人　　牧　舌部　（他３名） 第１図 第２図 第４図 第７図 ＋４　　　　　　　　　Ｌ−」ト〜・ ｌ 第５図 第６図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁板の表側の中心に集積回路化して設けたクロスバー
   スイッチの各外部接続端子と接続する表側信号線と、絶
   縁板の裏側中心の共通接続点と接続する裏側信号線とを
   、絶縁板を介して交差するように絶縁板の表裏に絶縁板
   の中心から放射状に配列し、 これら関連する両信号線を導通孔を介在して交互に接続
   して長さの等しい伝送線路を複数個放射状に形成し、当
   該複数個の各伝送線路の各先端を整合回路の一端にそれ
   ぞれ接続してバス配線板を形成し、 当該バス配線板を同一軸線上に重ねて複数個配置し、こ
   れらのバス配線板の周縁に沿って各処理要素を外方に向
   けて配列し、各処理要素の外部接続部を前記バス配線板
   の周縁にのぞむ対応する整合回路の各他端に電気的に接
   続し、 さらに前記クロスバースイッチの各接点をあらかじめ定
   めた手順により開閉制御する制御手段を備えてなる並列
   処理装置。