JPH08297651A - アレイプロセッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アレイプロセッサの縦方向および横方向にお
いて同時に通信可能なプロセッサ要素の個数を大幅に増
加させることができるようにする。 【構成】 複数の縦方向バス２ａおよび横方向バス２ｂ
とをマトリックス状に接続してなるデータ通信網１と、
上記縦方向バス２ａおよび横方向バス２ｂとの交点３に
それぞれ接続された複数のプロセッサ要素ＰＥと、上記
交点３と交点３との間に介設された複数のスイッチ４
と、上記複数のスイッチ４の開閉動作を制御する制御装
置５とを設け、上記交点３と交点３との間を電気的に任
意に遮断できるようにすることにより、上記縦方向バス
２ａおよび横方向バス２ｂにおける所望の区間毎に独立
的に使用することができるようにして、マトリックス状
に構成されているデータ通信網１における同じ行、およ
び同じ列においてデータの送受信を複数の区間で同時に
行うことができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアレイプロセッサに関
し、特に、１つのＬＳＩ上に多数のプロセッサ要素を格
子状に結合して構成した単一命令多重データ型（ＳＩＭ
Ｄ型）のアレイプロセッサに用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図３に示すように、多数のプロセ
ッサ要素ＰＥ（プロセッサエレメント）をアレイ状に設
け、これら多数のプロセッサ要素ＰＥのそれぞれで並列
演算を行うことにより、処理速度を速くできるようにし
たアレイプロセッサが提案されている。そして、このよ
うな並列演算を実現するために、処理の制御にＳＩＭＤ
型（単一命令多重データ型）の制御を用いたものがあ
る。

【０００３】このＳＩＭＤ型の制御は、全てのプロセッ
サ要素ＰＥで同一の命令を処理するようにしたものであ
る。すなわち、ＳＩＭＤ型のアレイプロセッサでは、各
プロセッサ要素ＰＥに共通の制御信号線が接続されてい
て、この制御信号線を介して各プロセッサ要素ＰＥに１
つの命令が送られることにより、各プロセッサ要素ＰＥ
で同一の命令が処理されるようになっている。

【０００４】また、各プロセッサ要素ＰＥで並列演算さ
れたデータは、縦方向のおよび横方向にそれぞれ接続さ
れている縦方向グローバルバス、横方向グローバルバス
を介して他のプロセッサ要素ＰＥに次々と集約されて行
くようになされている。なお、隣接するプロセッサ要素
ＰＥとの通信を行うためにローカルバスが設けられてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ＳＩ
ＭＤ型のアレイプロセッサでは、制御信号線は全てのプ
ロセッサ要素ＰＥに共通であり、また、処理されたデー
タを共通の縦方向グローバルバス、横方向グローバルバ
スを介して送信するようにしていた。

【０００６】このため、縦方向および横方向にそれぞれ
複数個のプロセッサ要素ＰＥが接続されていても、同時
に通信可能なプロセッサ要素ＰＥは２つのプロセッサ要
素ＰＥ（１組のプロセッサ要素ＰＥ）に限定されてしま
い、これら２つのプロセッサ要素ＰＥと同じ行（または
同じ列）に接続されている他のプロセッサ要素ＰＥはデ
ータ通信ができなくなってしまう問題があった。

【０００７】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたものであり、縦方向および横方向において同
時に通信可能なプロセッサ要素の個数を大幅に増加させ
ることができるようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のアレイプロセッ
サは、複数の縦方向バスと横方向バスとをマトリックス
状に接続してなるデータ通信網と、上記縦方向バスと横
方向バスとの交点にそれぞれ接続された複数のプロセッ
サ要素と、上記交点と交点との間に介設された複数のス
イッチと、上記複数のスイッチの開閉動作を制御する制
御装置とを具備している。

【０００９】本発明のその他の特徴とするところは、上
記制御装置は、上記複数のスイッチのそれぞれを所定の
パターンに従って開閉するためのスイッチ開閉パターン
を発生させるパターン発生回路を具備している。

【００１０】

【作用】本発明は上記技術手段を有するので、スイッチ
がオフにされた交点と交点との間は電気的に遮断される
ので、縦方向バスおよび横方向バスにおけるオフ状態の
スイッチによって区画された部分を独立的に使用するこ
とができるようになる。これにより、マトリックス状に
構成されているデータ通信網における同じ行、および同
じ列において複数のデータの送受信を同時に行うことが
可能となり、プロセッサ要素ＰＥ間で行うデータの送受
信を行う際に、縦方向バスおよび横方向バスの使用効率
を大幅に向上させることができるようになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本実施例のアレイプロセッサにおける
１ブロックの構成を示す図である。

【００１２】図１において、１はデータ通信網、２ａは
縦方向バス、２ｂは横方向バス、３は交点、４はスイッ
チ、５は制御装置、６はパターン発生回路である。本実
施例の場合は、上記データ通信網１は６本の縦方向バス
２ａと横方向バス２ｂとをマトリックス状に接続して構
成されているものであり、プロセッサ要素ＰＥで処理す
るデータを送受するために用いられる。

【００１３】各プロセッサ要素ＰＥは、上記縦方向バス
２ａと横方向バス２ｂとの交点３にそれぞれ接続されて
いるものであり、本実施例においては縦方向に６個、横
方向に６個、合計３６個のプロセッサ要素ＰＥを配置し
た例を示しているが、実際には縦方向および横方向とも
に、数十個、或いはそれ以上のプロセッサ要素が接続さ
れてアレイプロセッサが構成されている。

【００１４】このように接続された各プロセッサ要素Ｐ
Ｅは、縦方向バス２ａおよび横方向バス２ｂを介して他
のプロセッサ要素ＰＥとの間でデータの送受信を行こと
により、アレイプロセッサにおいて所定のデータを処理
するようにしている。

【００１５】スイッチ４は、交点３と交点３との間に介
設されているものであり、上記スイッチ４が開状態のと
きには上記交点３と交点３との間が開かれるので、縦方
向バス２ａまたは横方向バス２ｂは開状態のスイッチ４
を挟んで互いに独立した状態となる。

【００１６】また、上記スイッチ４が閉状態のときには
上記交点３と交点３との間が閉じられるので、上記縦方
向バス２ａまたは横方向バス２ｂを通してデータの送受
信が行われることになる。

【００１７】このようにしてデータの送受信を行うの
で、本実施例のアレイプロセッサにおいては上記スイッ
チ４のオン／オフ状態を制御することにより、多種多様
な態様でデータの送受信を行うことができるようにな
る。

【００１８】すなわち、上述したように、従来は１本の
データ線で同時に行うことができる通信の種類は１種類
のみであった。このため、例えば、或る横方向バス２ｂ
（縦方向バス２ａの場合も同じ）において隣接する一対
のプロセッサ要素ＰＥでデータの送受信を行っている場
合には、従来は、他の４つのプロセッサ要素ＰＥはその
間は待機していなければならなかった。

【００１９】しかし、本実施例のアレイプロセッサにお
いては、その横方向バス２ｂに係わる全てのプロセッサ
要素ＰＥが同時に隣接プロセッサ要素間のデータの送受
信を行うことができる。すなわち、このような場合に
は、下記の表１に示す第１のパターンを使用して横方向
バス２ｂに係わるスイッチ４ａ〜４ｅのオン／オフ制御
を行う。

【００２０】

【表１】

【００２１】すなわち、表１から明らかなように、第１
のパターンによれば、第１のスイッチ４ａがオン、第２
のスイッチ４ｂがオフ、第３のスイッチ４ｃがオン、第
４のスイッチ４ｄがオフ、第５のスイッチ４ｅがオンで
ある。

【００２２】したがって、この場合は１番目のプロセッ
サ要素ａと２番目のプロセッサ要素ｂとが第１のスイッ
チ４ａを介して接続される。また、３番目のプロセッサ
要素ｃと４番目のプロセッサ要素ｄとが第３のスイッチ
４ｃを介して接続される。さらに、５番目のプロセッサ
要素ｅと６番目のプロセッサ要素ｆとが第５のスイッチ
４ｅを介して接続される。

【００２３】このようにして、隣接するプロセッサ要素
同志が互いに接続されるとともに、第２のスイッチ４ｂ
および第４のスイッチ４ｄがオフなので、組として接続
された各プロセッサ要素は他の組のプロセッサ要素とは
独立されることになる。

【００２４】したがって、同じ横方向バス２ｂに係わる
３組のプロセッサ要素が同時にデータ通信を行うことが
できるので、データの送受信に要する通信時間を大幅に
短縮することができるようになる。

【００２５】上記第１のパターンによるスイッチ４のオ
ン／オフ制御を行いながらデータの送受信をした結果、
データが２番目のプロセッサ要素ｂ、４番目のプロセッ
サ要素ｄおよび６番目のプロセッサ要素ｆに集約された
とする。

【００２６】この場合には、次に、第５のパターンを用
いてスイッチ４のオン／オフ制御を行う。すなわち、第
１のスイッチ４ａをオフ、第２のスイッチ４ｂをオン、
第３のスイッチ４ｃをオン、第４のスイッチ４ｄをオ
フ、第５のスイッチ４ｅをオフとする。

【００２７】このようにすると、２番目のプロセッサ要
素ｂのデータが４番目のプロセッサ要素ｄに集約され、
６番目のプロセッサ要素ｆのデータが図示せざる８番目
のプロセッサ要素に集約されることになり、２回のデー
タの送受信を行うだけでプロセッサ要素４個分のデータ
が１つのプロセッサ要素に集約される。

【００２８】以下、上述したようなパターンによりスイ
ッチ４のオン／オフ制御を行うことにより、１つのプロ
セッサ要素ＰＥに８個分→１６個分→３２個分・・・
・、のデータを集約することができる。

【００２９】図２に、プロセッサ要素ＰＥの一例を示
す。このプロセッサ要素ＰＥは、入力端子２０、演算論
理ユニット（ＡＬＵ）２１、レジスタ２２、出力端子２
３を有しており、図示しない光センサからの画像データ
（１画素分）が上記入力端子２０を介して入力される。

【００３０】上記光センサから入力された画像データ
は、演算論理ユニット２１に与えられて所定の処理が行
われ、その処理結果がレジスタ２２に記憶される。ま
た、出力端子２３を介して隣接プロセッサ要素ＰＥに出
力される。

【００３１】また、隣接プロセッサ要素ＰＥからの画像
データが入力端子２０を介して入力され、この画像デー
タも上記光センサから入力された画像データと同様に演
算論理ユニット２１に与えられて所定の処理が行われ、
その処理結果がレジスタ２２に記憶される。

【００３２】すなわち、図２に示したプロセッサ要素Ｐ
Ｅは、対応する光センサから入力される画像データに所
定の処理を施すとともに、隣接プロセッサ要素ＰＥから
入力される画像データに所定の処理を施して出力する機
能を有している。

【００３３】上述のように、アレイプロセッサ上で画像
データを処理してから外部に出力すると処理速度を向上
させることができる。しかも、本実施例のアレイプロセ
ッサの場合には、プロセッサ要素ＰＥ間で行うデータの
送受信を行う際に、縦方向バス２ａおよび横方向バス２
ｂの使用効率を大幅に向上させることができるので、ア
レイプロセッサ上でのデータ処理速度および処理量を大
幅に向上させることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は上述のように、複数の縦方向バ
スと横方向バスとをマトリックス状に接続してなるデー
タ通信網と、上記縦方向バスと横方向バスとの交点にそ
れぞれ接続された複数のプロセッサ要素と、上記交点と
交点との間に介設された複数のスイッチと、上記複数の
スイッチの開閉動作を制御する制御装置とを設けたの
で、スイッチの状態がオフにされた交点と交点との間は
電気的に遮断されるので、オフ状態のスイッチによって
区画された縦方向バスおよび横方向バスの区間を独立的
に使用することができる。これにより、マトリックス状
に構成されているデータ通信網における同じ行、および
同じ列において同時に複数のデータの送受信を行うこと
が可能となり、プロセッサ要素間で行うデータの送受信
を行う際に、縦方向バスおよび横方向バスの使用効率を
大幅に向上させることができ、アレイプロセッサ上での
データ処理速度およびデータ処理量を大幅に向上させる
ことができる。

【００３５】また、本発明の他の特徴によれば、複数の
スイッチを所定のパターンに従って開閉するためのスイ
ッチ開閉パターンを発生させるパターン発生回路を上記
制御装置に設けたので、所定のデータの送受信を行う場
合におけるスイッチのオン／オフ制御を直ぐに、かつ簡
単に行うことができ、データ処理速度を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアレイプロセッサの全体的な構成を示
すブロック図である。

【図２】プロセッサ要素の一例を示すブロック図であ
る。

【図３】従来のアレイプロセッサの全体的な構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１ データ通信網 ２ａ 縦方向バス ２ｂ 横方向バス ３ 交点 ４ スイッチ ５ 制御装置 ６ パターン発生回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の縦方向バスと横方向バスとをマト
   リックス状に接続してなるデータ通信網と、 上記縦方向バスと横方向バスとの交点にそれぞれ接続さ
   れた複数のプロセッサ要素と、 上記交点と交点との間の導通を断続するために、上記交
   点と交点との間に介設された複数のスイッチと、 上記複数のスイッチの開閉動作を制御する制御装置とを
   具備することを特徴とするアレイプロセッサ。
2. 【請求項２】 上記制御装置は、上記複数のスイッチの
   それぞれを所定のパターンに従って開閉するためのスイ
   ッチ開閉パターンを発生させるパターン発生回路を具備
   することを特徴とする請求項１に記載のアレイプロセッ
   サ。