JPH06101046B2 - 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、情報処理装置に関し、特に、２つのデータ
に対して、数値演算処理または論理演算処理を行なう命
令を含むデータフロープログラムを実行するデータフロ
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３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４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４図に示されるデータパケット60は、行先フィールド
41、命令フィールド42、データ１フィールド43、および
データ２フィールド44を含む。行先フィールド41には行
先情報が格納され、命令フィールド42には命令情報が格
納され、データ１フィールド43またはデータ２フィール
ド44にはオペランドデータが格納される。

第３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５図に示すデータフロープロ
グラム70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60の行先情報に基づいたアドレ
ス指定によって、第５図に示すように、データフロープ
ログラム70の行先情報71、命令情報72およびコピー有／
無情報73を読出し、その行先情報71および命令情報72を
データパケット60の行先フィールド41および命令フィー
ルド42にそれぞれ格納し、そのデータパケット60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60の待合わせを行なう。すなわ
ち、同じ行先情報を有する異なる２つのデータパケット
60を検出し、それらのデータパケット60のうち一方のデ
ータパケット60のオペレータランドデータ、たとえば第
４図におけるデータ１フィールド43の内容を、他方のデ
ータパケットのデータ２フィールド44に格納し、その他
方のデータパケット60を出力する。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60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43に格納してそ
のデータパケット60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とはデー
タ伝送路４により結合されている。データ伝送路４は２
つに分岐し、対データ検出部２の２つの入力ポートに結
合される。プログラム記憶部１から出力されるデータパ
ケット60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トデータであるかに
対応して、選択的に対データ検出部２のいずれか一方の
入力ポートに入力される。また、対データ検出部２と演
算処理部３とは伝送路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とは伝送路６により結合さ
れている。

データパケット60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70に基づく演算処理が進行
する。

実行すべきデータフロープログラム70において、第６図
に示すようにデータのコピーが必要とされる場合につい
て考える。すなわち、或る演算結果たとえば第６図にお
ける加算命令の出力が、２個以上の他の演算たとえば第
６図における乗算および減算命令によって参照されるよ
うな場合、コピー処理がプログラム記憶部１において行
なわれる。第５図に示すように、プログラム記憶部１に
はコピー有／無情報73が記憶されている。

まず、データフロープログラム70から、入力されたデー
タパケット60の行先情報に基づきアドレス指定された部
分の内容が読出される。このとき、コピー有／無情報73
が「無」であれば、行先フィールド41および命令フィー
ルド42の内容が更新されたデータパケット60が出力され
て処理は終了する。一方、コピー有／無情報73が「有」
であれば、行先フィールド41および命令フィールド42の
内容が更新されたデータパケット60が出力されるととも
に、続いて記憶されている行先情報71、命令情報72およ
びコピー有／無情報73が読出される。引き続いて読出さ
れたコピー有／無情報73が「無」であれば、入力された
データパケット60と同一のデータがデータ１フィールド
43に格納されかつ現在読出された行先情報71および命令
情報72が行先フィールド41および命令フィールド42にそ
れぞれ格納されたデータパケット60が出力されて処理が
終了する。引き続いて読出されたコピー有／無情報73が
「有」であれば、さらに続けて同様のコピー処理が行な
われる。

上記の情報処理装置において、コピー処理が一度行なわ
れると、プログラム記憶部１に対する入力のための伝送
路６とプログラム記憶部１からの出力のための伝送路４
とのデータパケット60の流量比が、必ず１対２になる。
ここで、データパケット60の流量比とは、それらの伝送
路を単位時間あたりに通過するデータパケット60の数の
比である。第７図に、伝送路４におけるデータパケット
60の流量を１としたときの各伝送路のデータパケット60
の流量を示す。対データ検出部２は、２つのデータパケ
ット60の入力に対応して１つのデータパケット60を出力
する。そのため、伝送路４が最大性能で動作したと仮定
しても、伝送路５以降は最大性能の半分の流量しか保証
されない。

このように、プログラム記憶部１においてコピー処理が
行なわれるときには、伝送路５および６は最大性能の２
分の１の性能でしか動作しない。そのために、演算処理
部３もまた、潜在能力の２分の１の能力しか発揮できな
いことになり、その結果、上記情報処理装置によるプロ
グラム実行時における性能低下を招くことになる。

第８図は、従来のデータフロー型情報処理装置の構成の
他の例を示すブロック図である。

第８図の情報処理装置には、２つのプログラム記憶部11
および12が設けられる。演算処理部３から出力されるデ
ータパケット60は、割当部13を介してプログラム記憶部
11および12のいずれか一方に入力される。演算処理部３
と割当部13とは伝送路６により結合される。割当部13
は、伝送路16および17を介してそれぞれプログラム記憶
部11および12に結合される。また、プログラム記憶部11
および12は、それぞれ伝送路14および15を介して個別に
対データ検出部２に結合される。第８図の情報処理装置
の各部分の機能は、第３図の情報処理装置と各部分の機
能と全く同一である。割当部13は、演算処理部３から出
力されるデータパケット60を、到着順に従って、２つの
プログラム記憶部11および12のいずれかに振分ける。

第９図に、伝送路14および15におけるデータパケット60
の流量をそれぞれ１としたときの各伝送路のデータパケ
ット60の流量を示す。第８図の情報処理装置において
は、プログラム記憶部11および12へのデータパケット60
の入力が、割当部１により振分けられるため、プログラ
ム記憶部11および12へは最高性能の２分の１の割合でデ
ータパケット60が入力される。プログラム記憶部11およ
び12においてコピー処理が行なわれると、プログラム記
憶部11および12から伝送路14および15に出力されるデー
タパケット60の流量は、伝送路16および17を介してプロ
グラム記憶部11および12に入力されるデータパケット60
と流量の２倍になる。すなわち、対データ検出部２へデ
ータパケット60を入力するための伝送路14および15にお
いて、それぞれ最大性能の流量が確保され得る。また、
対データ検出部２から出力されるデータパケット60のた
めの伝送路５すなわち演算処理部３に入力されるデータ
パケット60のための伝送路５においても、最大性能の流
量が確保され得る。

したがって、第８図の従来の情報処理装置においては、
演算処理部３の性能が最大限に高められ、第３図の従来
の情報処理装置に比べて、原理的に２倍の並列処理の効
果が現われる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のデータフロー型情報処理装置においては、前述の
第３図に示すデータフロー型情報処理装置の処理の効率
を高めるために、前述の第８図に示すように、プログラ
ム記憶部を二重化して備えるデータフロー型情報処理装
置を可能とした。

しかしながら、第８図に示すデータフロー型情報処理装
置においては、プログラム記憶部１を二重化して持たせ
ているので、プログラム記憶部１の全体の記憶量は、第
３図の装置のそれに比べて２倍となる。そのため、情報
処理装置自体が大規模化されるという問題があった。

さらに、プログラム記憶部１に記憶されるデータフロー
プログラム70の実行順序に基づいて、装置内の各処理部
間を順に一巡するデータパケット60は、常に前記の第４
図に示す形で処理されていたので各処理部間をつなぐデ
ータ線（経路）の幅に無駄があった。つまり、本来プロ
グラム記憶部１からのデータフロープログラム70の読出
しでは、次の処理命令を指すデータパケット60中の行先
フィールド41のデータだけが必要であり、データパケッ
ト60中の命令フィールド42とデータ１フィールド43およ
びデータ２フィールド44のデータは不必要であった。ま
た、演算処理部３においても、データパケット60中の命
令フィールド42とデータ１フィールド43およびデータ２
フィールド44のデータが必要であり、データパケット60
中の行先フィールド41のデータは不必要であった。その
ため、装置の構成する場合に物理的に大きな無駄が生じ
るという問題点もあった。

それゆえに、本発明の目的は、装置内の各処理部間を一
巡するデータパケットを、各処理部に必要な最小限のデ
ータで構成することにより、装置自体の物理的な規模の
拡大を低減できるような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］ 本発明に係るデータフロー型情報処理装置は、演算に必
要な部分とプログラム読出しに必要な部分とを含むデー
タに基づき情報処理を行なうデータフロー型情報処理装
置であって、データフロープログラムを記憶するプログ
ラム記憶手段と、データフロープログラムに従ってデー
タの演算処理を行なう演算処理手段と、前記プログラム
記憶手段から読出された情報と、前記演算処理手段で演
算された結果を結合する合流手段と、前記合流手段で結
合されたデータを演算処理可能な形にする対データ検出
手段と、前記対データ検出手段からの出力を、演算に必
要な部分とプログラム読出しに必要な部分とに分離する
分岐手段とを備えて構成される。

［作用］ この発明に係る情報処理装置においては、装置内に新た
にデータを識別情報を付与して分離する分岐部と、前記
分岐部で分離されたデータを、データに付与された識別
情報に準じて結合する合流部とを設け、各処理部が必要
とする最小限のデータを送るようにしているので、各処
理部間をつなぐデータ線の幅を縮小することができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、この発明の一実施例のデータフロー型情報処
理装置の構成を示す図である。

第１図において、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の処理内容は、従来の情報処理装
置と同様である。この実施例においては、対データ検出
部２の入口に識別タグ分離部21が位置し、対データ検出
部２の出口に識別タグ付与部22が位置している。

この実施例においては、プログラム記憶部１の出力と演
算処理部３の出力とが識別タグ分離部21の２つの入力に
接続され、識別タグ分離部21の２つの出力が対データ検
出部２の２つの入力に接続されている。また、対データ
検出部２の出力が識別タグ付与部22の入力に接続され、
識別タグ付与部22の２つの出力がプログラム記憶部１と
演算処理部３のそれぞれの入力に接続されている。

このとき、プログラム記憶部１と識別タグ分離部21とは
伝送路31により結合され、演算処理部３と識別タグ分離
部21とは伝送路32により結合されている。また、識別タ
グ分離部21と対データ検出部２とは２つの伝送路である
伝送路33および伝送路34により結合され、対データ検出
部２と識別タグ付与部22とは伝送路35により結合されて
いる。また、識別タグ付与部22とプログラム記憶部１と
は伝送路36により結合され、識別タグ付与部22と演算処
理部３とは伝送路37により結合されている。

第２図は、第１図の情報処理装置において処理されたデ
ータパケットのフィールド構成を示す図である。第２図
に示される各データパケットは、前記第１図に示す各処
理部で生成される。第２図において、データパケット61
は、識別タグ50、命令フィールド42、データ１フィール
ド43およびデータ２フィールド44からなる。識別タグ50
は、２つのデータパケットをつなぐ場合に目印の１つと
なるものである。データパケット62は、識別タグ50およ
び行先フィールド41からなる。データパケット63は、識
別タグ50および結果データフィールド45からなる。結果
データフィード45は、演算処理部３で行なわれた演算結
果が格納される。データパケット64は、識別ラグ50、行
先フィールド41および命令フィールド42からなる。識別
タグ50は、２つのデータパケットをつなぐ場合に目印の
１つとなるものであり、結果データフィールド45は、演
算処理部３で行なわれた演算結果が格納される。その他
の各フィールドは、従来と同様なデータを格納してい
る。

次に、第１図と第２図と第４図および第５図を参照し
て、第１図に示す情報処理装置の処理動作について説明
する。

まず、データパケット60がプログラム記憶部１から識別
タグ分離部21に送られる。データパケット60には、演算
処理の対象となるデータがデータ１フィールド43あるい
はデータ２フィールド44に格納されている。このとき、
データパケット60には識別タグ50は付与されていないの
で、識別タグ分離部21で識別タグ50の分離は行なわず伝
送路33を経由して、対データ検出部２に送られる。対デ
ータ検出部２では、行先フィールド41が一致するパケッ
トの待ち合わせを行ない、一致するパケットが揃うと、
従来の処理と同様に行ないデータパケット60を生成す
る。対データ検出部２で生成されたデータパケット60
は、伝送路35を経由して識別タグ付与部22に送られる。

このとき、データパケット60は、次の命令をプログラム
記憶部１に記憶されているデータフロープログラム70か
ら読出すための指定アドレスを行先フィールド41に格納
している。また、データの演算内容を命令フィールド42
に格納し、演算対象となるデータをデータ１フィールド
43あるいはデータ２フィールド44（２つのデータを必要
とする演算では対で用い、１つのデータの演算では１つ
用いる）に格納している。

識別タグ付与部22では、データパケット60をデータパケ
ット61およびデータパケット62に分けている。データパ
ケット61とデータパケット62に付与される識別タグ50
は、両パケットが同一のデータパケット60から生成され
た対であることを示している。識別タグ付与部22で生成
されたデータパケット62は、次の命令をプログラム記憶
部１に記憶されているデータフロープログラム70から読
出すために、伝送路36を経由してプログラム記憶部１に
送られる。また、データパケット61は、データの演算処
理を行なうために、伝送路37を経由して演算処理部３に
送られる。

プログラム記憶部１では、識別タグ付与部22から送られ
るデータパケット62の情報により、データパケット64を
生成している。すなわち、データパケット62の行先フィ
ールド41に格納されるアドレスにより指定されるデータ
フロープログラム70の行先情報71をデータパケット64の
行先フィールド41に格納している。また、データフロー
プログラム70の命令情報72をデータパケット64の命令フ
ィールド42に格納している。データパケット62の識別タ
グ50はデータパケット64の識別タグ50に付与される。プ
ログラム記憶部１で生成されたデータパケット64は、伝
送路31を経由して識別タグ分離部21に送られる。

演算処理部３では、識別タグ付与部22から送られるデー
タパケット61の情報により、データパケット63を生成し
ている。すなわち、データパケット61のデータ１フィー
ルド43とデータパケット２フィールド44に格納されてい
るデータを用いて、データパケット61の命令フィールド
42に格納される演算内容に基づいて、演算処理を行な
う。演算結果は、データパケット63の結果データフィー
ルド45に格納される。データパケット61の識別タグ50
は、データパケット63の識別タグ50に付与される。演算
処理部３で生成されたデータパケット63は、伝送路32を
経由して識別タグ分離部21に送られる。

識別タグ分離部21では、プログラム記憶部１より送られ
るデータパケット64と演算処理部３より送られるデータ
パケット63とが合流する。

識別タグ分離部21では、合流するデータパケット63とデ
ータパケット64とよりデータパケット60が生成される。
すなわち、データパケット63とデータパケット64とが持
つ識別タグ50を目印にして１つのパケットに生成され
る。識別タグ分離部21では生成されたデータパケット60
は、伝送路33あるいは伝送路34を経由して対データ検出
部２に送られる。以降、データフロープログラム70に従
う処理が、各装置を順に一巡して進行する。

したがって、本実施例では、各処理部で必要とされるデ
ータだけをつなぐデータパケットを生成し、伝送するよ
うにしているので、データパケットが経由するデータ線
を、伝送データパケットの必要幅だけに縮小することが
できる。

なお、上述の実施例では識別タグ分離部21で、識別タグ
50が一致するデータパケットの待合わせを行なうことに
なる。したがって、識別タグ分離部21では待合わせ用の
内部バッファあるいは外部バッファ（図示せず）を持っ
ている。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、情報処理装置の各処
理部間を経由するデータパケットは、各処理部が処理に
必要とする最小限のデータだけをつなぎ合わせて生成
し、伝送路に送っているので、各処理部間をつなぐデー
タ線の幅を縮小でき、さらに、各処理部の構成単位であ
るICチップの面積を縮小できるという効果もある。

情報処理装置が、プログラム記憶部、対データ検出部お
よび演算処理部の各処理部を複数個有する場合、上記の
効果は、装置自体の規模縮小に有効である。

また、情報処理装置が、第１図に示すユニットを１単位
として複数個のユニットで組合わせマルチプロセッサと
して構成される場合にも、上記の効果は装置自体の規模
縮小に有効である。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の一実施例のデータフロー型情報処理
装置の構成を示す図である。第２図は、第１図の情報処
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３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４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５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６図は、コピー処理を含むデータフロープログラムの
一部を示す図である。第７図は、第３図の情報処理装置
の各伝送路におけるデータパケットの流量を示す図であ
る。第８図は、従来のデータフロー型情報処理装置の構
成の他の例を示す図である。第９図は、第８図の情報処
理装置の各伝送路におけるデータパケットの流量を示す
図である。 図中、１はプログラム記憶部、２は対データ検出部、３
は演算処理部、21は識別タグ分離部、22は識別タグ付与
部、41は行先フィールド、42は命令フィールド、43はデ
ータ１フィールド、44はデータ２フィールド、45は結果
データフィールド、50は識別タグおよびおよび60、61、
62、63、64はデータパケットである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】演算に必要な部分とプログラム読出しに必
   要な部分とを含むデータに基づき情報処理を行なうデー
   タフロー型情報処理装置であって、 データフロープログラムを記憶するプログラム記憶手段
   と、 データフロープログラムに従ってデータの演算処理を行
   なう演算処理手段と、 前記プログラム記憶手段から読出された情報と、前記演
   算処理手段で演算された結果を結合する合流手段と、 前記合流手段で結合されたデータを演算処理可能な形に
   する対データ検出手段と、 前記対データ検出手段からの出力を、演算に必要な部分
   とプログラム読出しに必要な部分とに分離する分岐手段
   とを備えた、データフロー型情報処理装置。