JPH0440743B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 配列データ処理プログラムをベクトル処理装置
で実行するためのベクトル化における、マスクを
伴う演算の最適化を強化する処理方式である。

配列データの要素をマスクデータによつて選択
して演算するプログラムで、相補的なマスクを施
して共通の演算を行うようにした複数の部分プロ
グラムがある場合に、それを検出して、それらの
マスクデータの論理和によつてマスクして、共通
の演算を一括して行うプログラムを生成し、元の
部分プログラムを置換する。

この方式により、異なるマスクを伴う演算ま
で、最適化可能範囲が拡大される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ベクトル処理装置によつて実行され
るための配列データ処理プログラムのベクトル化
における、ベクトル化プログラムの最適化処理方
式に関する。

ベクトル処理装置は公知のように、配列データ
に関する演算を、いわゆるパイプライン制御方式
によつて連続的に処理して、高速処理を実現する
処理装置である。

従つて、ベクトル処理装置を有効に利用するた
めには、データをできるだけ大きな１次元ベクト
ルとして扱えるように、FORTANプログラミン
グ言語等で記述された原プログラムを所謂ベクト
ル化して、ベクトル命令に対応するようなベクト
ル化プログラムを生成する処理を行う。

この際併せて、プログラムの実行効率を改善す
るようにプログラムを修正する、いわゆる最適化
処理が行われる。

〔従来の技術〕

第２図は、計算機システムの構成例を示すブロ
ツク図である。

ベクトル処理装置１は、主記憶装置２にある配
列データの所要部分を、主記憶装置２から読み出
して、アクセス制御部６を経てベクトルレジスタ
３の所要レジスタにロードする。

演算はベクトルレジスタ３上のデータについて
実行され、ベクトルレジスタ３上のデータを演算
パイプライン４によつて処理し、処理結果はベク
トルレジスタ３へ格納される。

マスクレジスタ７は、ベクトル要素データに対
応するマスクビツトを保持するレジスタである。
ベクトル処理の各種命令で、マスクオペランドの
指定がある場合、被処理ベクトルの要素データと
同期して、マスクレジスタ７から指定のマスクビ
ツトが読み出される。 マスクビツトは、例えば
オンであれば対応する要素データについて当該処
理を実行し、オフであれば処理実行を抑止する制
御に使用される。

ベクトル処置装置１で実行されるロード、演
算、代入処理等のベクトル命令は、命令制御部５
で制御され、演算命令による所要の制御情報が、
ベクトルレジスタ３及び演算パイプライン４へ送
られ、主記憶装置２に対するアクセス命令の場合
には、アクセス先アドレスに関する情報と所要の
制御情報がアクセス制御部６へ送られる。

ベクトル処理装置１で実行されるべき原プログ
ラムはFORTRAN言語等で記述され、この原プ
ログラムを、いわゆるコンパイラがベクトル化及
び翻訳処理を行つて、目的プログラムを生成す
る。

例えば第３図ａはFORTRAN言語による原プ
ログラムの例であり、このプログラムの意味ば公
知のように、論理式ex0が偽であれば、論理式
ex1の真偽により、真であれば関数LOG（Ｂ（））
で表される配列要素Ｂ（）の対数に、配列要素
Ｃ（）を加えて配列要素Ａ（）に代入し、偽で
あれば配列要素Ｄ（）の対数に、配列要素Ｅ
（）を加えて配列要素Ａ（）に代入するという
処理を、＝１からＮまでの要素について行うこ
とを指定している。

なおex0，ex1は、配列Ａの要素に対応するビ
ツトを各要素とする適当な配列で、論理式の評価
値を各要素の値とする式を概念的に示す。

このプログラムを前記のようなベクトル処理装
置で実行する場合には、第３図ｂに概念的に示す
中間テキストのようにベクトル化され、各配列デ
ータに連続的に同種の処理を実行するベクトル命
令を有効に使用できるように構成される。

第３図ｂにおいて、vt1、vt2等はベクトルレジ
スタ３の一部をなす所要レジスタ群を指定し、
mt1，mt2等はマスクレジスタ７のビツト群の指
定であり、配列の添字中の＊は、ベクトルとして
処理する指定の範囲を意味する。なお、それらを
定義する部分のプログラムは図示していない。

こゝで、プログラム文１０はマスクレジスタ７
のmt0に論理式ex0の評価値の否定値データをロ
ードするベクトル命令、プログラム文１１はマス
クレジスタ７のmt1に、論理式ex1の評価値を
mt0をマスクとしてロードするベクトル命令、プ
ログラム文１２はマスクレジスタ７のmt2に、
mt1の否定値（各マスクビツトの反転値）を、
mt0をマスクとして転送するベクトル命令を意味
する。

部分プログラム１３は、すべてmt1をマスクオ
ペランドに指定した文で構成され、原プログラム
の「Ｆ−THEN」に続く部分に対応する。

部分プログラム１３では、先ずベクトルレジス
タ３のvt1に主記憶装置２から配列Ｂをロードし、
vt1のベクトル対数演算（VLOG関数の演算）の
結果をvt2に代入し、vt3に配列Ｃをロードした
後、vt2とvt3の和をvt4に代入し、最後にvt4の内
容を主記憶装置２の配列Ａに格納し、それらの各
命令がすべてmt1のマスクとして行われる。

次の部分プログラム１４は、原プログラムにお
ける「ELSE」に続く部分に対応し、先ずvt5に
配列Ｄをロードし、vt5の対数演算の結果をvt6に
代入し、vt7に配列Ｅをロードした後、vt6とvt7
の和をvt8に代入し、最後にvt8の内容を主記憶装
置２の配列Ａに格納する処理を、すべてmt2をマ
スクとして行う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記第３図ｂのプログラムによれば、マスクデ
ータmt2とmt1は一方が他方の否定であるから、
両者の対応ビツトが同時に真になることは無い、
いわゆる相補関係にある。

部分プログラム１３と１４とは、それぞれこの
相補関係のマスクデータの一方をマスクオペラン
ドとして処理するので、相互に同じオペランド要
素を処理するような干渉は無い。

従つて、両部分プログラムのオペランドを適当
に結合すれば、両部分プログラムに分けられてい
るベクトル演算を１パスの処理にまとめることに
よつて、実行時間を短縮したプログラムに変換で
きる可能性がある。

しかし従来は、このような場合にはマクスデー
タが異なることにより、最適化処理対象から除か
れている。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は、本発明の構成を示すブロツク図であ
る。

図はベクトル化プログラムの生成における、最
適化処理の一部を分担する最適化処理部２０の構
成を示し、２１はベクトル化プログラムの中間テ
キスト２４から相補マスクデータを検出する相補
マスク検出部、２２は検出した相補マスクデータ
をマスクオペランドとする部分プログラムの間の
共通の演算部分を検出する共通演算検出部、２３
は検出した共通の演算部分を一括した演算のプロ
グラムに置換して最適化中間テキスト２５を出力
する共通化プログラム生成部である。

〔作用〕

相補マスク検出部２１は、ベクトル及びプログ
ラムの中間テキスト２４を走査して、或るマスク
データとその否定値によるマスクデータのように
相補関係にあるマスクデータを検出する。

共通演算検出部２２は、相補マスク検出部２１
で検出した、相補関係の各マスクデータをマスク
オペランドとする部分プログラムを摘出し、それ
らの間で共通な演算部分を検出する。

共通化プログラム生成部２３は、共通演算検出
部２２で検出した共通の演算部分を解析して、相
補関係のマスクデータの理論和マスクデータを生
成するプログラム、所要のオペランドを結合する
プログラム、及びそれらによつて得られる結合オ
ペランドをオペランドとし、論理和マスクデータ
をマスクオペランドとした、前記の共通演算のプ
ログラムを生成して、中間テキスト２４の所要部
分をそれらによつて置換する。

なお、例えば前記オペランド結合の演算量と、
共通化される演算の演算量とを適当な斜度で比較
し、前者が後者を越える場合には、前記の最適化
処理を行わないようにすることが望ましい。

以上により、ベクトル化プログラムの最適化処
理の可能な対象の範囲が拡大される。

〔実施例〕

以下において、第３図ｂのベクトル化プログラ
ムの中間テキストを例として、本発明の最適化処
理を説明する。

第１図の相補マスク検出部２１は、中間テキス
トにおいて、成るマスクデータとその否定値によ
るマスクデータのように相補関係にあるマスクデ
ータを検出するために、テキストを走査する。

その結果第３図ｂにおいて、プログラム文１１
と１２の代入先マスクデータmt1とmt2は、同一
のマスクデータmt0の下に、互いに他方の否定デ
ータを代入される関係にあることから、相補関係
のマスクデータとして検出される。

次に共通演算検出部２２は、相補マスク検出部
２１で検出した、相補関係の各マスクデータをマ
スクオペランドとする部分プログラムを摘出し、
それらの間で共通な演算部分を検出するために、
中間テキストを走査する。

その結果、部分プログラム１３と１４が、それ
ぞれmt1とmt2をマスクオペランドに指定する部
分プログラムとして摘出される。

次に、この例の場合には、両部分プログラム１
３と１４において、プログラム文「vt2＝VLOG
（vt1）」と「vt6＝VLOG（vt5）」、及び「vt4＝vt2
＋vt3」と「vt8＝vt6＋vt7」が、それぞれ同種の
演算を行うプログラム文であるので、それぞれの
対が共通の演算部分として検出される。

次に、共通化プログラム生成部２３は、以下に
述べるようにして生成するプログラムで、第３図
ｂのテキストの一部を置換した、第３図ｃに示す
テキストを生成し最適化中間テキスト２５として
出力する。

即ち、先ず相補関係のマスクデータmt1、mt2
を結合したマスクデータを作るために、両データ
の論理和をマスクデータとしてマスクレジスタ７
のmt3に代入するプログラム文３０を生成する。

次に、前記の第１の共通の演算部分の対の最適
化処理のためにそれに解析し、必要な結合オペラ
ンドを生成するために、配列ＢとＤを結合するよ
うに、第３図ｂのテキストと同様のプログラムを
文３１により配列Ｂをマスクmt1の下にvt1へ代
入するのに続けて、プログラム文３２により配列
Ｄをマスクmt2の下に、同じvt1へ代入するよう
にプログラムを生成する。

このようにして、ベクトルレジスタvt1には、
配列ＢとＤの要素が代入されるが、相補関係のマ
スクデータmt1，mt2で制御されるので、両配列
の要素がvt1の同じ要素に、重ねて代入されるこ
とは無い。

このようにして、次のプログラム文３３で、
vt1をオペランドとして、mt3のマスクの下にベ
クトル対数演算（VLOG）を行うことにより、
第３図ｂでは２回に分けて処理される演算が、１
パスで完了することになる。

次に、第２の共通の演算部分の対を解析し、結
合オペランドを生成するために、配列ＣとＥを結
合するプログラム文３４、３５を生成し、結合オ
ペランドによる演算をマスクmt3の下で行うプロ
グラム文３６を生成する。

以上によりプログラム文３６でベクトルレジス
タvt4に得られる結果は、第３図ｂでvt4とvt8に
得られる結果が既に結合されているので、配列Ａ
への結果のストアは、プログラム文３７のように
マスクvt3下の１パスの処理にまとめられる。

以上のように生成されたプログラム３０〜３７
によつて、元の中間テキストの部分プログラム１
３及び１４を置換することにより、第３図ｃの最
適化中間テキストを得る。

なお、例えば各種演算の演算量指数を例えば加
算は１、対数計算は50等のように適当に定めた、
演算量テーブルを設けておき、例えば共通化プロ
グラム生成部２３の処理の初期において、前記オ
ペランド結合処理の演算量の合計指数と、共通化
によつて１パスに統合される演算の演算量の指数
を演算量テーブルから求めて比較する。

その結果、結合演算の増加が、演算続合による
演算量減少を上回るような、比較的単純な演算の
場合には、以上の最適化処理を行わない。

以上の例は、２マスクデータ間に相補関係があ
る場合であるが、３以上のマスクデータ間で相補
関係がある場合も、同様にして最適化処理が可能
なことは明らかである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ばベルトル処理装置で実行されるベクトル化プロ
グラムの生成において、最適化処理可能な範囲が
拡大され、より実行効率のよいプログラムの生成
が可能になるという著しい工業的効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成ブロツク図、第２図
は計算機システム構成例ブロツク図、第３図はプ
ログラム例の説明図である。 図において、１……ベクトル処理装置、２……
主記憶装置、３……ベクトルレジスタ、４……演
算パイプライン、５……命令制御部、６……アク
セス制御部、１０〜１２、３０〜３７……プログ
ラム文、１３，１４……部分プログラムを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マスクオペランドのマスクデータによつて、
   配列の被演算要素を選択するベクトル処理装置に
   よつて実行するベクトル化プログラムを、配列処
   理プログラムから生成する処理において、 該ベクトル化プログラム上の相補関係にあるマ
   スクデータを検出する手段２１、 該検出した各マスクデータを、それぞれマスク
   オペランドとして参照する演算のプログラムにつ
   いて、共通の演算を行う部分プログラムを検出す
   る手段２２、 及び、該検出したマスクデータの論理和をマス
   クオペランドとして該共通の演算を行うプログラ
   ムを生成して、該検出した部分プログラムを置換
   する手段２３を有することを特徴とするベクトル
   演算最適化処理方式。