JPH04286031A - プログラムのループ並列実行処理方法 - Google Patents
プログラムのループ並列実行処理方法Info
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- JPH04286031A JPH04286031A JP5156191A JP5156191A JPH04286031A JP H04286031 A JPH04286031 A JP H04286031A JP 5156191 A JP5156191 A JP 5156191A JP 5156191 A JP5156191 A JP 5156191A JP H04286031 A JPH04286031 A JP H04286031A
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- variable
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，例えばＦＯＲＴＲＡＮ
プログラムなどにおける一つのループを，複数の計算機
で並列実行させるために，ループの各回転をそれぞれの
計算機で実行させるプログラムのループ並列実行処理方
法に関する。
プログラムなどにおける一つのループを，複数の計算機
で並列実行させるために，ループの各回転をそれぞれの
計算機で実行させるプログラムのループ並列実行処理方
法に関する。
【０００２】ＦＯＲＴＲＡＮによる科学技術計算などで
は，配列を処理するときなど，ＤＯループを使用するケ
ースが非常に多い。したがって，このＤＯループの回転
を，複数の計算機に分担させて並列に実行させると，処
理時間を短縮することができる。このような並列処理を
ループスライシング方式という。このループスライシン
グ方式に伴う技術をさらに改善することができれば，も
っと効率的にプログラムを実行することが可能になる。
は，配列を処理するときなど，ＤＯループを使用するケ
ースが非常に多い。したがって，このＤＯループの回転
を，複数の計算機に分担させて並列に実行させると，処
理時間を短縮することができる。このような並列処理を
ループスライシング方式という。このループスライシン
グ方式に伴う技術をさらに改善することができれば，も
っと効率的にプログラムを実行することが可能になる。
【０００３】
【従来の技術】図４は，従来技術の説明図である。並列
に実行可能な計算機が２台あるとすると，ループスライ
シング方式では，例えば図４の（ａ） に示すようなＦ
ＯＲＴＲＡＮで記述されたプログラム４０のループを並
列化して，図４の（ｂ） に示すような手続き４１−１
，４１−２に分割しし，２つの計算機上で実行させる。
に実行可能な計算機が２台あるとすると，ループスライ
シング方式では，例えば図４の（ａ） に示すようなＦ
ＯＲＴＲＡＮで記述されたプログラム４０のループを並
列化して，図４の（ｂ） に示すような手続き４１−１
，４１−２に分割しし，２つの計算機上で実行させる。
【０００４】図４に示す例では，奇数番目の回転を第１
の計算機で実行させ，偶数番目の回転を第２の計算機で
並列に実行させている。ここで，（ａ） のループの中
で使用されている変数Ａは，ループの各回転ごとに一時
的データとして使用されている。これを並列実行する際
には，（ｂ） に示すＡ１，Ａ２のように，Ａの領域を
各計算機ごとに用意し，領域の競合が起こらないようす
る必要がある。第１の計算機による処理中のデータを，
第２の計算機が使用すると，矛盾が生じるからである。 逆の場合も同様である。
の計算機で実行させ，偶数番目の回転を第２の計算機で
並列に実行させている。ここで，（ａ） のループの中
で使用されている変数Ａは，ループの各回転ごとに一時
的データとして使用されている。これを並列実行する際
には，（ｂ） に示すＡ１，Ａ２のように，Ａの領域を
各計算機ごとに用意し，領域の競合が起こらないようす
る必要がある。第１の計算機による処理中のデータを，
第２の計算機が使用すると，矛盾が生じるからである。 逆の場合も同様である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般のプログラムでは
，図４に示すＡのような変数は，このループだけで使用
されることは稀であり，通常の場合，プログラム内の様
々な部分で同一の変数が（別々の意味で）使用される。
，図４に示すＡのような変数は，このループだけで使用
されることは稀であり，通常の場合，プログラム内の様
々な部分で同一の変数が（別々の意味で）使用される。
【０００６】このとき，コンパイラの最適化機能による
データフロー解析によって，変数Ａの使用がループ内に
閉じている，すなわち他のＡの使用とは別個の変数とし
て扱っても構わないことがわかれば，図４に示す例のよ
うに，オリジナル変数Ａに値を代入しなくても正しい結
果が得られることがわかるので，並列化が容易に可能で
ある。
データフロー解析によって，変数Ａの使用がループ内に
閉じている，すなわち他のＡの使用とは別個の変数とし
て扱っても構わないことがわかれば，図４に示す例のよ
うに，オリジナル変数Ａに値を代入しなくても正しい結
果が得られることがわかるので，並列化が容易に可能で
ある。
【０００７】しかし，このループで使用した変数Ａの値
を，ループ外で使用する可能性があるときには（たとえ
実際には参照されないとしても），オリジナル変数Ａに
値を代入する必要があるため，図４の（ｂ） に示すよ
うな並列化は不可能であり，Ａの値を保証するために複
雑な処理を行わなければならない。
を，ループ外で使用する可能性があるときには（たとえ
実際には参照されないとしても），オリジナル変数Ａに
値を代入する必要があるため，図４の（ｂ） に示すよ
うな並列化は不可能であり，Ａの値を保証するために複
雑な処理を行わなければならない。
【０００８】実際に，図４に示す例で，変数Ａの値をル
ープ終了後に使用するとすれば，第１の計算機による処
理結果のＡ１の値と，第２の処理結果のＡ２の値のどち
らが最終結果であるかを調べ，その値をループ終了時に
オリジナル変数Ａに代入する複雑な処理が必要となる。
ープ終了後に使用するとすれば，第１の計算機による処
理結果のＡ１の値と，第２の処理結果のＡ２の値のどち
らが最終結果であるかを調べ，その値をループ終了時に
オリジナル変数Ａに代入する複雑な処理が必要となる。
【０００９】本発明は上記問題点の解決を図り，ループ
内で代入した変数の値を，ループ外で使用する可能性が
ある場合でも，並列化を実行でき，かつ無駄な処理を行
わないでも実行できるようにすることを目的としている
。
内で代入した変数の値を，ループ外で使用する可能性が
ある場合でも，並列化を実行でき，かつ無駄な処理を行
わないでも実行できるようにすることを目的としている
。
【００１０】
【課題を解決するための手段】図１は，本発明の原理説
明図である。図１に示すプログラム１０のように，ＤＯ
ループの中で変数Ａに値を代入し，そのループの終了後
に同じ変数Ａを参照しているとする。
明図である。図１に示すプログラム１０のように，ＤＯ
ループの中で変数Ａに値を代入し，そのループの終了後
に同じ変数Ａを参照しているとする。
【００１１】コンパイラ１１は，並列処理のために，Ｄ
Ｏループの回転を分割したオブジェクトプログラムを出
力する。そのオブジェクトプログラムの実行イメージは
，以下のとおりである。マルチプロセッサ１２を構成す
る並列処理可能な計算機がＮ台あったとする。計算機１
３−１には，ＤＯループの回転を分割した１つのＤＯル
ープ実行イメージ１４−１を割り当て，計算機１３−２
には，ＤＯループの回転を分割した他のＤＯループ実行
イメージ１４−２を割り当て，……，計算機１３−Ｎに
は，ＤＯループの回転を分割した他のＤＯループ実行イ
メージ１４−Ｎを割り当てて，それぞれの計算機で並列
に実行させる。
Ｏループの回転を分割したオブジェクトプログラムを出
力する。そのオブジェクトプログラムの実行イメージは
，以下のとおりである。マルチプロセッサ１２を構成す
る並列処理可能な計算機がＮ台あったとする。計算機１
３−１には，ＤＯループの回転を分割した１つのＤＯル
ープ実行イメージ１４−１を割り当て，計算機１３−２
には，ＤＯループの回転を分割した他のＤＯループ実行
イメージ１４−２を割り当て，……，計算機１３−Ｎに
は，ＤＯループの回転を分割した他のＤＯループ実行イ
メージ１４−Ｎを割り当てて，それぞれの計算機で並列
に実行させる。
【００１２】ここで，ループの最終回転部分を，計算機
１３−Ｎが担当するようになっていたとすると，計算機
１３−ＮのＤＯループ実行イメージ１４−Ｎでは，変数
Ａの値を格納する場所としてオリジナル変数Ａの領域を
そのまま使用する。他の計算機１３−１，１３−２，…
では，各計算機ごとに用意した変数Ａの複製領域Ａ１，
Ａ２，…を使用する。これによって，ループ外での変数
Ａの値を保証する。
１３−Ｎが担当するようになっていたとすると，計算機
１３−ＮのＤＯループ実行イメージ１４−Ｎでは，変数
Ａの値を格納する場所としてオリジナル変数Ａの領域を
そのまま使用する。他の計算機１３−１，１３−２，…
では，各計算機ごとに用意した変数Ａの複製領域Ａ１，
Ａ２，…を使用する。これによって，ループ外での変数
Ａの値を保証する。
【００１３】
【作用】例えば，従来技術として説明したループスライ
シング方式を採る場合，各計算機での実行順序が元のル
ープでの回転関係を崩していないならば，どれか一つの
計算機での実行終了時のオリジナル変数に対応する変数
（図４の（ｂ）に示すＡ１またはＡ２）の値が，オリジ
ナル変数Ａの取るべき値に等しい。
シング方式を採る場合，各計算機での実行順序が元のル
ープでの回転関係を崩していないならば，どれか一つの
計算機での実行終了時のオリジナル変数に対応する変数
（図４の（ｂ）に示すＡ１またはＡ２）の値が，オリジ
ナル変数Ａの取るべき値に等しい。
【００１４】これを利用して，オリジナル変数Ａの取る
べき値に等しい方のＡの複製（Ａ１またはＡ２）の代わ
りに，オリジナル変数Ａの領域を直接使用する。すなわ
ち，図１に示すように，Ｎ台の計算機１３−１〜１３−
Ｎがあった場合には，その中の最終回転を司る計算機の
変数を，複製領域ＡＮではなく，オリジナル変数Ａとし
てそのまま使用する。これにより全回転の終了時には，
最終結果がそのまま保証され，並列処理を高速に行うこ
とが可能になる。
べき値に等しい方のＡの複製（Ａ１またはＡ２）の代わ
りに，オリジナル変数Ａの領域を直接使用する。すなわ
ち，図１に示すように，Ｎ台の計算機１３−１〜１３−
Ｎがあった場合には，その中の最終回転を司る計算機の
変数を，複製領域ＡＮではなく，オリジナル変数Ａとし
てそのまま使用する。これにより全回転の終了時には，
最終結果がそのまま保証され，並列処理を高速に行うこ
とが可能になる。
【００１５】
【実施例】図２は本発明を実施するための言語処理シス
テムの例，図３は本発明の実施例を示す。図２において
，２０は例えばＦＯＲＴＲＡＮで記述されたソースプロ
グラム，２１はＣＰＵおよびメモリなどからなる計算機
，２２はＦＯＲＴＲＡＮのコンパイラ１１におけるソー
スプログラム解析部，２３はプログラムの最適化を行う
最適化部，２４はＤＯループを検出するループ検出部，
２４はプログラムにおけるデータの流れを解析するデー
タフロー解析部，２５はマルチプロセッサ用のオブジェ
クトプログラムを出力する場合にプログラムのある部分
を並列に実行できるかどうかを解析する並列性解析部，
２７は並列に実行できる場合に各計算機用の中間コード
を生成する並列中間コード生成部，２８はレジスタの割
り当てや領域の割り当てを行い，オブジェクトプログラ
ムのコードを生成するコード生成部，２９はコンパイラ
１１の出力結果であるオブジェクトプログラムを表す。
テムの例，図３は本発明の実施例を示す。図２において
，２０は例えばＦＯＲＴＲＡＮで記述されたソースプロ
グラム，２１はＣＰＵおよびメモリなどからなる計算機
，２２はＦＯＲＴＲＡＮのコンパイラ１１におけるソー
スプログラム解析部，２３はプログラムの最適化を行う
最適化部，２４はＤＯループを検出するループ検出部，
２４はプログラムにおけるデータの流れを解析するデー
タフロー解析部，２５はマルチプロセッサ用のオブジェ
クトプログラムを出力する場合にプログラムのある部分
を並列に実行できるかどうかを解析する並列性解析部，
２７は並列に実行できる場合に各計算機用の中間コード
を生成する並列中間コード生成部，２８はレジスタの割
り当てや領域の割り当てを行い，オブジェクトプログラ
ムのコードを生成するコード生成部，２９はコンパイラ
１１の出力結果であるオブジェクトプログラムを表す。
【００１６】コンパイラ１１が，例えば図３に示すソー
スプログラム２０を入力し，それをコンパイルする例に
ついて説明する。コンパイラ１１へのパラメタとして，
三重の並列化を行うことが指定されたとする。ソースプ
ログラム解析部２２は，ソースプログラム２０を解析し
，解析結果を中間テキストの形で最適化部２３に渡す。 最適化部２３では，まずループ検出部２４によって，Ｄ
Ｏループを検出する。この例では，次のような内容のＤ
Ｏループである。
スプログラム２０を入力し，それをコンパイルする例に
ついて説明する。コンパイラ１１へのパラメタとして，
三重の並列化を行うことが指定されたとする。ソースプ
ログラム解析部２２は，ソースプログラム２０を解析し
，解析結果を中間テキストの形で最適化部２３に渡す。 最適化部２３では，まずループ検出部２４によって，Ｄ
Ｏループを検出する。この例では，次のような内容のＤ
Ｏループである。
【００１７】
データフロー解析部２５は，ループ内外における各
変数等の関係を調べる。その結果により，並列性解析部
２６は，このＤＯループについての並列実行が可能であ
るかどうかを決定する。並列実行が可能であれば，並列
中間コード生成部２７により，ＤＯループの回転を３個
に分割したオブジェクトプログラムを生成するための中
間コードを生成する。
変数等の関係を調べる。その結果により，並列性解析部
２６は，このＤＯループについての並列実行が可能であ
るかどうかを決定する。並列実行が可能であれば，並列
中間コード生成部２７により，ＤＯループの回転を３個
に分割したオブジェクトプログラムを生成するための中
間コードを生成する。
【００１８】このプログラムでは，変数Ｔには，ＤＯル
ープの中で無条件に値の代入が行われている。この場合
には，変数Ｔの取るべき値は，ループの最終回転時に代
入される値であることは明らかである。そこで，各計算
機に割り当てる並列実行部分をあらかじめ固定的に分割
しておき，ループの最終回転を受け持つ計算機では，オ
リジナル変数Ｔの領域を使用する。これにより，容易に
変数Ｔの最終値を保証することが可能になる。
ープの中で無条件に値の代入が行われている。この場合
には，変数Ｔの取るべき値は，ループの最終回転時に代
入される値であることは明らかである。そこで，各計算
機に割り当てる並列実行部分をあらかじめ固定的に分割
しておき，ループの最終回転を受け持つ計算機では，オ
リジナル変数Ｔの領域を使用する。これにより，容易に
変数Ｔの最終値を保証することが可能になる。
【００１９】このことから，並列中間コード生成部２７
では，図３の（ロ）に示すように， （ａ） ＤＯループの回転の最初の１／３，（ｂ） Ｄ
Ｏループの回転の中間の１／３，（ｃ） ＤＯループの
回転の最後の１／３，というように分割する。
では，図３の（ロ）に示すように， （ａ） ＤＯループの回転の最初の１／３，（ｂ） Ｄ
Ｏループの回転の中間の１／３，（ｃ） ＤＯループの
回転の最後の１／３，というように分割する。
【００２０】そして，最終回転を含まない（ａ） およ
び（ｂ） では，それぞれ変数Ｔの複製領域Ｔ１，Ｔ２
を使用し，最終回転を含む（ｃ） では，オリジナル変
数Ｔの領域をそのまま使用する。なお，図３の（ロ）で
は，説明の簡単化のため，実行イメージをソースプログ
ラムの形式で表しているが，プログラムの実行時には，
計算機の扱う機械語コードに展開された内容になってい
る。
び（ｂ） では，それぞれ変数Ｔの複製領域Ｔ１，Ｔ２
を使用し，最終回転を含む（ｃ） では，オリジナル変
数Ｔの領域をそのまま使用する。なお，図３の（ロ）で
は，説明の簡単化のため，実行イメージをソースプログ
ラムの形式で表しているが，プログラムの実行時には，
計算機の扱う機械語コードに展開された内容になってい
る。
【００２１】このコードを複数の計算機に分配して実行
させる場合，例えば周知のＵＮＩＸシステム（米国ＡＴ
＆Ｔ社ベル研究所が開発したオペレーティング・システ
ム）における“ｆｏｒｋ”などのプロセス制御機能を利
用すればよい。他にも分配の方法は種々あるが，本発明
の要旨には関係しないため，説明を省略する。
させる場合，例えば周知のＵＮＩＸシステム（米国ＡＴ
＆Ｔ社ベル研究所が開発したオペレーティング・システ
ム）における“ｆｏｒｋ”などのプロセス制御機能を利
用すればよい。他にも分配の方法は種々あるが，本発明
の要旨には関係しないため，説明を省略する。
【００２２】図３の（ロ）に示す（ａ） 〜（ｃ） の
実行イメージを実行した後，それの処理結果を“ｊｏｉ
ｎ”などの制御機能によってまとめれば，それ以降に変
数Ｔの参照があっても，ループの最終回転で代入された
正しい変数値を使用することができることになる。
実行イメージを実行した後，それの処理結果を“ｊｏｉ
ｎ”などの制御機能によってまとめれば，それ以降に変
数Ｔの参照があっても，ループの最終回転で代入された
正しい変数値を使用することができることになる。
【００２３】特に，ＦＯＲＴＲＡＮのＤＯループでは，
ループ回転数が実行直前に計算されるので，並列実行の
際の回転順序の組み合わせを固定的にすることが可能で
あり，この方法が有効である。ループの最初部分・中間
部分・最終部分というように３分割する代わりに，ルー
プ変数ｉの値を３で割ったときに１余る場合，ループ変
数ｉの値を３で割ったときに２余る場合，ループ変数ｉ
の値が３で割り切れる場合というように，ループの回転
を分割し，それぞれの計算機に受け持たせるようにして
もよい。ただし，このように分割する場合には，最終回
転を受け持つ計算機の判定処理が複雑になることがある
。
ループ回転数が実行直前に計算されるので，並列実行の
際の回転順序の組み合わせを固定的にすることが可能で
あり，この方法が有効である。ループの最初部分・中間
部分・最終部分というように３分割する代わりに，ルー
プ変数ｉの値を３で割ったときに１余る場合，ループ変
数ｉの値を３で割ったときに２余る場合，ループ変数ｉ
の値が３で割り切れる場合というように，ループの回転
を分割し，それぞれの計算機に受け持たせるようにして
もよい。ただし，このように分割する場合には，最終回
転を受け持つ計算機の判定処理が複雑になることがある
。
【００２４】図３に示す例では，ループの回転を３分割
しているが，もちろん並列に実行できる計算機数に応じ
た分割が可能であり，他の分割数でも同様に本発明を実
施することができる。
しているが，もちろん並列に実行できる計算機数に応じ
た分割が可能であり，他の分割数でも同様に本発明を実
施することができる。
【００２５】
【発明の効果】汎用プログラムを並列実行する場合に，
最も容易に並列化できるのは，ループの各回転の並列実
行である。ループ内で使用されている変数がループ外で
も参照されているように見えるプログラムは数多くあり
，その場合，従来技術では，自動並列化が抑止されるか
，無駄な同期処理などを行う必要があり，実行性能が低
下していた。本発明によれば，ループ内に閉じて変数が
使用されている場合と全く同等の実行時間で並列実行が
可能になるため，実行性能が向上する。
最も容易に並列化できるのは，ループの各回転の並列実
行である。ループ内で使用されている変数がループ外で
も参照されているように見えるプログラムは数多くあり
，その場合，従来技術では，自動並列化が抑止されるか
，無駄な同期処理などを行う必要があり，実行性能が低
下していた。本発明によれば，ループ内に閉じて変数が
使用されている場合と全く同等の実行時間で並列実行が
可能になるため，実行性能が向上する。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明を実施するための言語処理システムの例
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本発明の実施例を示す図である。
【図４】従来技術の説明図である。
１０ プログラム
１１ コンパイラ
１２ マルチプロセッサ１３−１〜１３
−Ｎ 計算機
−Ｎ 計算機
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の計算機（１３−１ 〜１３−Ｎ
） により，プログラム（１０）中のループをある回転
単位で分割して並列に実行するプログラムのループ並列
実行処理方法において，ループ内で値が代入される変数
（Ａ） に対して，ループの最終回転を司る計算機以外
の計算機では，各計算機ごとにその変数の複製領域（Ａ
１，Ａ２， …） を使用し，ループの最終回転を司る
計算機では，オリジナルの変数（Ａ） をそのまま使用
することにより，ループ外での変数の値を保証すること
を特徴とするプログラムのループ並列実行処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05156191A JP3269639B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | プログラムのループ並列実行処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05156191A JP3269639B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | プログラムのループ並列実行処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04286031A true JPH04286031A (ja) | 1992-10-12 |
| JP3269639B2 JP3269639B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=12890398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05156191A Expired - Fee Related JP3269639B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | プログラムのループ並列実行処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3269639B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07325806A (ja) * | 1994-06-01 | 1995-12-12 | Nec Corp | マルチプロセッサシステムのプロセス割当方法 |
| WO2011158460A1 (ja) * | 2010-06-14 | 2011-12-22 | パナソニック株式会社 | マルチスレッド並列実行装置、放送ストリーム再生装置、放送ストリーム蓄積装置、蓄積ストリーム再生装置、蓄積ストリーム再符号化装置、集積回路、マルチスレッド並列実行方法、マルチスレッドコンパイラ |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP05156191A patent/JP3269639B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07325806A (ja) * | 1994-06-01 | 1995-12-12 | Nec Corp | マルチプロセッサシステムのプロセス割当方法 |
| WO2011158460A1 (ja) * | 2010-06-14 | 2011-12-22 | パナソニック株式会社 | マルチスレッド並列実行装置、放送ストリーム再生装置、放送ストリーム蓄積装置、蓄積ストリーム再生装置、蓄積ストリーム再符号化装置、集積回路、マルチスレッド並列実行方法、マルチスレッドコンパイラ |
| US8850171B2 (en) | 2010-06-14 | 2014-09-30 | Panasonic Corporation | Multithreaded parallel execution device, broadcast stream playback device, broadcast stream storage device, stored stream playback device, stored stream re-encoding device, integrated circuit, multithreaded parallel execution method, and multithreaded compiler |
| JP5945779B2 (ja) * | 2010-06-14 | 2016-07-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | マルチスレッド並列実行装置、放送ストリーム再生装置、放送ストリーム蓄積装置、蓄積ストリーム再生装置、蓄積ストリーム再符号化装置、集積回路、マルチスレッド並列実行方法、マルチスレッドコンパイラ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3269639B2 (ja) | 2002-03-25 |
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