JPH10149285A

JPH10149285A - 命令実行制御方法および情報処理装置

Info

Publication number: JPH10149285A
Application number: JP8306209A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Teramoto; 康弘寺本; Toshimitsu Ando; 利光安藤; Tadaaki Isobe; 忠章磯部; Naonobu Sukegawa; 直伸助川; Yuko Ishibashi; 優子石橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1996-11-18
Publication date: 1998-06-02
Also published as: US5968135A

Abstract

(57)【要約】【課題】主記憶装置を共有する複数の処理装置間にお
ける同期操作を高速に行う。【解決手段】処理装置１の命令実行制御部１０が、同
期完了指示を監視するウエイト命令を実行すると、後続
のロード命令の実行を抑止し、命令実行部１１に対して
他の命令（演算、分岐など）を実行させる。通信制御部
１２が、通信手段５を介して処理装置２から同期完了指
示を受信すると、命令実行制御部１０はウエイト命令の
実行を終了させ、命令実行部１１に対して、待機させて
いたロード命令を実行させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の処理装置か
らなる計算機システムにおいて、各処理装置が連動して
処理を実行するための同期操作を行う場合に、処理装置
間の同期完了指示を監視し、同期完了指示が行われるま
で後続の命令群の中で特定の命令を選択的に待機させる
命令実行の制御を行う命令実行制御方法および情報処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の処理装置が連動して処理を
行う場合の処理装置間の同期操作は、図１４に示すよう
に同期指示元処理装置の命令列と被同期処理装置の命令
列により行われている。

【０００３】すなわち、同期指示元処理装置は、命令１
のＳＴ（ストア命令）により演算前処理あるいは演算処
理結果を主記憶装置に出力し、命令２のＳＹＮＣ（シン
ク命令）で命令１のストアが他処理装置から見て完全に
終了したことを保証した後、被同期処理装置に対して処
理装置間の通信手段あるいは主記憶装置に代表されるよ
うな共有領域を介して命令３のＳＴ（ストア命令）で同
期指示を行う。

【０００４】一方、被同期処理装置は、命令４のＬＤ
（ロード命令）で処理装置間の通信手段あるいは主記憶
装置に代表されるような共有領域を読み込み、同期指示
元処理装置からの同期完了の指示が行われるまで、命令
５のＢＣ（条件付き分岐命令）により、上記命令４のロ
ード命令を繰り返し、共有領域の監視を続けることによ
り待ち合わせを行う。そして、同期完了の指示が行われ
ると、監視のための命令４のロード命令と命令５の条件
付き分岐命令のスピンループを抜けて、後続の処理を実
行する。

【０００５】上記したスピンループは、絶えず条件テス
トを繰返しながら待つものであるが、排他制御を行うた
めの同期操作においては、図１５に示すように、命令１
のＴＳ（テストアンドセット命令）と命令２のＢＣ（条
件付き分岐命令）のスピンロックウエイトによって、排
他領域へのアクセス許可を示す同期完了指示の待ち合わ
せを行う、同期のための機構が採られている（例えば、
中澤喜三郎著「計算機アーキテクチャと構成方式」朝
倉書店１９９５年１１月ｐｐ３８３−３９１を参
照）。

【０００６】すなわち、テストアンドセット命令は、主
記憶装置内のフラグ領域をテストし（即ち、値を読み込
み、評価する）、セットを行う（即ち、前記評価した値
が０であれば１を書き込む）。該テストアンドセット命
令は、命令実行の間、他処理装置からのフラグ領域への
アクセスを禁止するロック付き命令である。このよう
に、スピンループ方式、スピンロックウエイト方式で
は、いずれも同期完了指示の待ち合わせは、監視のため
のロード系命令と同期完了指示が行われるまで該ロード
系命令を繰り返す分岐命令によって行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の同期方
法では、同期完了指示が行われるまで、共有領域の監視
のためのロード系命令と繰り返しのための分岐命令以後
のプログラム中の全ての後続命令群が実行されないこと
になる。

【０００８】しかし、本来、被同期処理装置において、
同期完了指示を受けるまで待機する必要がある命令は、
例えば、同期指示元処理装置が演算前処理あるいは演算
処理結果をストア命令により主記憶装置の内容を更新す
る場合に、この更新前に、誤って先行して主記憶装置か
ら被同期処理装置のレジスタあるいはキャッシュ記憶部
へ更新前を読み込む可能性を持つロード命令のみであ
り、このロード命令以外の演算命令や分岐命令などは、
必要のない待機を強いられることになる。

【０００９】言い換えれば、同期完了指示を受けたとき
には、本来、プログラムで指示される命令順序とは関係
なく先行して実行されているべき演算命令や分岐命令な
どについても、実行しなければならず、この結果、同期
操作における実行性能が低下するという問題があった。

【００１０】本発明の目的は、主記憶装置を共有する複
数の処理装置間における同期操作を高速に行う命令実行
制御方法および情報処理装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の命令実行制御方法では、処理装置間の同期
制御を行うための同期完了指示を監視するウエイト命令
を設け、該ウエイト命令は、同期完了指示が行われるま
で後続の命令群の中で選択的にロード命令のみを待機さ
せ、その他の命令は待機させることなく実行することを
特徴としている。また、処理装置内の命令実行順序を制
御する命令実行制御部に、前記ウエイト命令を実行する
ウエイト命令制御部を設け、該ウエイト命令制御部で
は、前記ウエイト命令の動作を制御するためにウエイト
命令実行中であることを記憶するレジスタを設け、ウエ
イト命令が実行中のとき、ロード命令の実行を抑止する
制御信号を生成する手段を設けることを特徴としてい
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
用いて具体的に説明する。〈実施例１〉図１は、本発明の実施例を構成する情報処
理装置のシステム構成図である。本実施例の情報処理装
置は、複数の処理装置（ＩＰ）１、２と、主記憶制御装
置（ＳＣ）３と、主記憶装置（ＭＳ）４と、サービス装
置（ＳＶＰ）６およびコンソール装置（ＣＤ）７から構
成されている。ＩＰ１、２は、本情報処理装置の中心と
なる装置である。ＩＰ１、２は、プログラムで与えられ
る処理を分担し、各々連動しながら演算命令やＭＳアク
セス命令などの命令を実行する。

【００１３】ＩＰ１，２のＭＳ４に対するアクセスは、
インターフェース信号２０、２１によりＳＣ３にリクエ
ストが発行される。ＳＣ３は、ＩＰ１，２からのリクエ
ストについてプライオリティを付け、ＭＳ４に対してイ
ンターフェース信号２２によってリクエストを発行す
る。ＭＳ４は、プログラムおよびプログラムで使用する
データを記憶する装置である。

【００１４】ＳＶＰ６は、本情報処理装置のデバッグや
ブート時の制御を行う装置である。ＳＶＰ６は、インタ
ーフェース信号２３、２４によって外部からＩＰ１、Ｉ
Ｐ２の内部状態を識別し、また強制的に状態を変化させ
ることができる。ＣＤ７は、ＳＶＰ６を操作するための
装置であり、キーボードおよびディスプレイから構成さ
れる。ＣＤ７は、インターフェース信号２５によってＳ
ＶＰ６に接続される。

【００１５】ＩＰ１とＩＰ２との間には、各ＩＰが連動
して処理を行うための同期操作を行う際に、処理装置間
の同期完了指示を高速に行うための通信手段５が接続さ
れている。

【００１６】次に、ＩＰ１の内部構成について説明す
る。ＩＰ１は、命令実行制御部１０、命令実行部１１、
通信制御部１２およびキャッシュ記憶部１３から構成さ
れる。キャッシュ記憶部１３はＭＳ４の内容の一部を記
憶するＩＰ内に設けられた高速な記憶装置である。ＩＰ
が命令を実行するときは、ＳＣ３を経由しＭＳ４にアク
セスし、ＭＳ４からキャッシュ記憶部１３に命令および
データを取り込む。命令実行制御部１０は、まず、イン
ターフェース信号１５を介してキャッシュ記憶部１３か
ら命令を読み込み、次いで命令を解析し、命令実行部１
１が実行可能になると、インターフェース信号１７を介
して命令実行部１１に命令を発行する。

【００１７】また、命令実行制御部１０は、本発明のウ
エイト命令の制御を行う。このウエイト命令の制御につ
いては後述する。命令実行部１１は、命令実行制御部１
０から発行された命令を実行する。通信制御部１２は、
各ＩＰが連動して処理を行うために、処理装置間の通信
手段５を介して行われる同期指示の通信を制御するもの
であり、インターフェース信号１８を介して命令実行部
１１から同期指示を受ける。また、通信制御部１２は、
インターフェース信号１４を介して命令実行制御部１０
に対して同期完了を報告する。ＩＰ２もＩＰ１と同様に
構成されていて、ＩＰ２の通信制御部は、処理装置間の
通信手段５を介してＩＰ１と同期指示の通信を行う。

【００１８】図２は、図１の主記憶制御装置の内部構成
を示す。ＳＣ３は、リクエスト制御部３０、３１、リク
エストキュー３２、３３およびリクエストプライオリテ
ィ３４から構成される。リクエスト制御部３０は、イン
ターフェース信号２０を介して送られる処理装置１から
のリクエストを受け付け、インターフェース信号３７を
介してリクエストキュー３２にリクエストを送出する。
リクエストキュー３２は、送られてきたリクエストを一
旦キューに積み、インターフェース信号３９を介してリ
クエストプライオリティ３４に送る。

【００１９】同様に、リクエスト制御部３１は、インタ
ーフェース信号２１を介して送られる処理装置２からの
リクエストを受け付け、インターフェース信号３８を介
してリクエストキュー３３にリクエストを送出する。リ
クエストキュー３３は、送られてきたリクエストを一旦
キューに積み、インターフェース信号４０を介してリク
エストプライオリティ３４に送る。リクエストプライオ
リティ３４は、インターフェース信号３９、インターフ
ェース信号４０を介して送られる処理装置１、処理装置
２からのＭＳアクセスリクエストのプライオリティを決
め、何れか一方のリクエストを選択して、インターフェ
ース信号２２を介してＭＳアクセスを行う。

【００２０】また、キャッシュコヒーレンスを保証する
ために、リクエスト制御部３０は、インターフェース信
号３６を介して処理装置２のリクエストを受け付ける。
そして、処理装置２がＭＳ４を更新するストアリクエス
トを発行したとき、処理装置１内部のキャッシュを無効
化するリクエストをインターフェース信号２０を介して
処理装置１に報告する。同様に、リクエスト制御部３１
は、インターフェース信号３５を介して処理装置１のリ
クエストを受け付ける。そして、処理装置１がＭＳ４を
更新するストアリクエストを発行したとき、処理装置２
内部のキャッシュを無効化するリクエストをインターフ
ェース信号２１を介して処理装置２に報告する。

【００２１】図３は、命令実行制御部１０の内部構成を
示す。命令実行制御部１０は、ウエイト命令制御部１０
０と、命令実行待ち部１０１と、命令解析部１０２から
構成される。命令解析部１０２は、インターフェース信
号１５を介してキャッシュ記憶部１３から命令を読み出
し、命令を解析する。読み出した命令がウエイト命令で
はない通常の命令である場合には、命令解析部１０２は
命令実行待ち部１０１に対してインターフェース信号１
０３を介して命令を送出する。命令実行待ち部１０１で
は、送出された命令を一旦キューに積み、命令実行部１
１が実行可能になると、インターフェース信号１７を介
して命令実行部１１に命令を発行する。

【００２２】また、読み出した命令がウエイト命令であ
る場合には、インターフェース信号１０５を介してウエ
イト命令制御部１００に対してウエイト命令を発行す
る。ウエイト命令制御部１００は、本発明に係る命令実
行順序の制御を行うウエイト命令を実行する。ウエイト
命令制御部１００はウエイト命令が実行中である間、イ
ンターフェース信号１０４を介して命令実行待ち部１０
１に対し、ロード命令の実行を抑止する制御信号を送出
し続ける。

【００２３】ウエイト命令は、通信制御部１２からイン
ターフェース信号１４を介して送られる同期完了の指示
が行われると命令の実行を終了し、インターフェース信
号１０４を介して命令実行待ち部１０１に対し送出して
いたロード命令の実行を抑止する制御信号の送出を終了
する。

【００２４】図４は、命令実行部１１の内部構成を示
す。命令実行部１１は、命令分配部１１０と、ロードス
トア実行部１１１と、レジスタ群１１２および演算実行
部１１３から構成される。命令分配部１１０は、インタ
ーフェース信号１７を介して命令実行待ち部１０１から
発行された命令を命令の種類を基に実行部１１１、１１
３、通信制御部１２に分配する。

【００２５】すなわち、発行された命令がロードあるい
はストア命令である場合には、インターフェース信号１
１４を介してロードストア実行部１１１に送る。発行さ
れた命令が演算命令である場合には、インターフェース
信号１１８を介して演算実行部１１３に送る。また、発
行された命令が処理装置間の通信を使用する同期指示を
与える命令である場合には、インターフェース信号１８
を介して通信制御部１２に送る。

【００２６】ロードストア実行部１１１は、ロード命令
の場合、インターフェース信号１６を介してキャッシュ
記憶部１３からデータを読み込み、インターフェース信
号１１５を介してレジスタ群１１２にデータを書き込
む。また、ストア命令の場合、インターフェース信号１
１５を介してレジスタ群１１２からデータを読み込み、
インターフェース信号１６を介してキャッシュ記憶部１
３にデータを書き込む。演算実行部１１３は、インター
フェース信号１１６を介してレジスタ群１１２からデー
タを読み込み、演算を行った結果をインターフェース信
号１１７を介してレジスタ群１１２に書き戻す。

【００２７】図５は、通信制御部１２の内部構成を示
す。通信制御部１２は、同期完了指示報告部１２０と、
処理装置間通信制御部１２１および同期指示制御部１２
２から構成される。同期指示制御部１２２は、インター
フェース信号１８を介して命令実行部１１から同期指示
を与える命令が送られると、インターフェース信号１２
４を介して処理装置間通信制御部１２１に同期指示を与
える。

【００２８】処理装置間通信制御部１２１は、受信した
同期指示を、処理装置間の通信手段５を介して処理装置
２に伝える。また、処理装置間の通信手段５を介して送
られる同期指示は、インターフェース信号１２３を介し
て同期完了指示報告部１２０に同期完了指示として送出
する。同期完了指示報告部１２０は、受信した同期完了
指示を、インターフェース信号１４を介して命令実行制
御部１０に報告する。

【００２９】図６は、ウエイト命令制御部１００の内部
構成を示す。ウエイト命令制御部１００は、ウエイト状
態保持部１０００と、抑止命令制御部１００１と、ＯＲ
回路１００２から構成される。ウエイト状態保持部１０
００は、命令解析部１０２から発行されるウエイト命令
をウエイト状態セット信号線１０５を介して受信し、ウ
エイト命令実行中であることを記憶するレジスタであ
る。そして、ウエイト状態保持部１０００は、抑止命令
制御部１００１に対し、インターフェース信号１００３
を介してウエイト命令の実行中であるか否かの状態を伝
える。

【００３０】ウエイト命令の実行状態は、外部識別信号
線２４を介してＳＶＰ６からウエイト状態保持部１００
０のレジスタ内容を読み込むことにより、ＩＰ外部から
識別することができる。

【００３１】ウエイト命令の実行状態は、通信制御部１
２から同期完了指示が行われた場合に「真」となるウエ
イト状態リセット信号線１４の値と、ＩＰ外部からウエ
イト命令の実行を強制的に終了させる際に「真」となる
ＳＶＰ６からの外部強制リセット信号線２３の値との論
理和の結果を出力する信号線１００４の値が「真」とな
ったとき、ウエイト命令実行中であることを記憶するレ
ジスタをリセットし、ウエイト命令の実行を終了する。

【００３２】抑止命令制御部１００１は、インターフェ
ース信号１００３を介してウエイト状態保持部１０００
から送信される実行状態を基に、命令実行待ち部１０１
に対し抑止命令制御信号線１０４を介して、ロード命令
の制御信号を送信する。

【００３３】図７は、命令実行待ち部１０１の内部構成
を示す。命令実行待ち部１０１は、命令キュー１０１０
と、デコーダ１０１１と、比較器１０１２と、命令送出
制御部１０１３と、ＯＲ回路１０１４から構成される。
命令解析部１０２から発行命令線１０３を介して発行さ
れた命令は、まず命令キュー１０１０に積まれる。デコ
ーダ１０１１は、ウエイト命令制御部１００から抑止命
令制御信号線１０４を介して送られる制御信号を命令コ
ードにデコードし、その値はインターフェース信号線１
０１９を介して比較器１０１２の一方の入力となる。

【００３４】比較器１０１２の他方の入力は、インター
フェース１０１５を介して送られる命令キュー１０１０
から取り出した１つの命令コードの値である。比較器１
０１２は、デコーダ１０１１で命令コードにデコードし
た値と、命令キュー１０１０から取り出した命令コード
の値とを比較し、一致したとき「真」をインターフェー
ス１０１７に出力する。

【００３５】ＯＲ回路１０１４は、比較器１０１２の出
力結果であるインターフェース信号１０１７と、命令実
行部１１が実行不可能である場合に「真」となる命令実
行部ビジー信号線１０２１の論理和をとる。命令送出制
御部１０１３は、インターフェース信号１０１６を介し
て命令キュー１０１０から入力される命令を、ＯＲ回路
１０１４の出力結果であるインターフェース１０１８が
「真」であれば、インターフェース信号１０２０を介し
て再び命令キュー１０１０に入力することにより積み直
し、「偽」であれば送出命令線１７を介して命令実行部
１１に命令を送出する。

【００３６】以下、同期操作を行う具体的なプログラム
の命令列を用いて、本発明のウエイト命令動作の概要を
説明する。図８は、上記した情報処理装置において、Ｉ
Ｐ１がＩＰ２に対して処理の起動指示を行う場合に、同
期操作に関する同期指示元ＩＰ１の命令列と被同期ＩＰ
２の命令列を示す。

【００３７】すなわち、同期指示元ＩＰ１は、命令１の
ＳＴ（ストア命令）を実行して、演算前処理または演算
処理結果のデータをＭＳ４に出力する。次いで、命令２
のＳＹＮＣ（シンク命令）を実行し、ＩＰ２側のキャッ
シュをキャンセルし、ＭＳ４への書き込みを完了させ、
被同期ＩＰ２からＭＳ４に対する書き込みの保証を行
う。最後に、命令３のＳＴ（ストア命令）を実行し、被
同期ＩＰ２に対して同期を指示する。

【００３８】一方、被同期ＩＰ２では、命令４のＷＡＩ
Ｔ（ウエイト命令）を実行することにより、同期完了指
示を監視する。そして、後続の命令５であるＬＤ（ロー
ド命令）を待機させる。

【００３９】次いで、ウエイト命令によって待機されな
い命令６の演算命令と命令７の分岐命令を実行する。つ
まり、待機されている命令５を追い越して、ロード命令
５の結果を必要とする命令８までの命令を実行する。最
後に、同期完了の指示が行われた時点で、待機されたロ
ード命令５を実行し、同期指示元ＩＰ１がＭＳ４にスト
アした演算前処理または演算結果のデータを読み込み、
命令５によって読み込まれたデータを用いる命令８が実
行される。

【００４０】本発明に係る同期操作が高速に行われる点
を、従来技術と比較しながら、具体例を用いて以下、詳
細に説明する。図１０は、従来技術による同期完了指示
の監視を行う命令列を示し、図１１は、図１０の命令列
を実行したときの命令実行パイプラインの経過を示す。
図１１は、横軸方向に時刻の経過を示し、縦軸方向に逐
次実行される各命令を示す。

【００４１】ステップ１では、命令１の同期完了指示を
監視するＬＤ（ロード命令）がパイプラインに投入され
る。ＩステージではＬＤ命令が取り出され、Ｄステージ
ではＬＤ命令がデコードされ、Ａステージではアドレス
が計算され、ＥステージではＬＤ命令が実行され、４サ
イクルでＬＤ命令が実行される。

【００４２】この間に１サイクル遅れて、命令２のＢＣ
（条件付き分岐命令）がパイプラインに投入され、４サ
イクルでＢＣ命令が実行される。ステップ４までは同期
完了指示が行われていないので、条件付き分岐命令は分
岐し、ＬＤ、ＢＣが繰返し実行され、同期完了指示を監
視する。

【００４３】そして、ステップ５で、ロード命令の実行
中に同期完了指示が行われた場合には、ステップ６で命
令２の条件付き分岐命令は分岐せずに、次の命令３（Ｌ
Ｄ）を実行する。同期完了指示が行われた場合、ステッ
プ６で命令２の分岐予測が失敗するため、該命令は４サ
イクルでは終了せずに、分岐予測失敗のペナルティが加
わり（Ｘステージ）、実行に７サイクルかかる。また、
次のステップ７の命令３（ＬＤ）も上記した分岐予測失
敗によってパイプライン処理が乱れるために、パイプラ
インへの投入が４サイクル遅れる。この結果、命令３の
ＬＤ（ロード命令）が終了するのは、同期完了指示が行
われてから６サイクル後となる。ステップ７の後、ステ
ップ８、９と順次命令が実行される。

【００４４】図１２は、本発明に係る同期完了指示の監
視を行う命令列を示し、図１３は、図１２の命令列を実
行したときの命令実行パイプラインの経過を示す。図１
２は、横軸方向に時刻の経過を示し、縦軸方向に逐次実
行される各命令を示す。

【００４５】ステップ１のＩステージで、命令１がキャ
ッシュ記憶部１３から命令解析部１０２に取り出され、
Ｄステージで命令を解析する。解析の結果、命令１は同
期完了指示を監視するＷＡＩＴ（ウエイト命令）である
ので、命令解析部１０２はウエイト命令制御部１００に
対してインタフェース信号１０５を介してウエイト命令
を発行する。

【００４６】ウエイト命令制御部１００は、Ａのアドレ
ス計算ステージで、実行を抑止すべき命令（ＬＤ命令）
を選択する。Ｅステージでは、ウエイト命令制御部１０
０はウエイト命令を実行し、その間、インタフェース信
号１０４を介して命令実行待ち部１０１に対してロード
命令の実行を抑止する制御信号を出力し続ける。該ウエ
イト命令は、他方の処理装置から同期完了指示が行われ
るまで実行状態が続く。

【００４７】ステップ２では、１サイクル遅れて次の命
令２（ＬＤ）がパイプラインに投入される。Ｉステージ
で、命令２がキャッシュ記憶部１３から命令解析部１０
２に取り出され、Ｄステージで命令２を解析する。解析
の結果がインタフェース信号１０３を介して命令実行待
ち部１０１に入力される。Ａステージで、命令実行待ち
部１０１はアドレスを計算する。命令２がロード命令で
あるので、ウエイト命令が実行中の間、図７の比較器１
０１２は「真」を出力し、命令２は命令実行待ち部１０
１で実行が抑止され、Ｗステージで待機される。つま
り、命令２のＬＤ（ロード命令）は、ＭＳ４からデータ
を読み込む直前の状態まで実行して、図７の命令送出制
御部１０１３はＬＤ命令２を命令キュー１０１０にスタ
ックし、その状態で待機させる。

【００４８】上記したウエイト命令以降において、ロー
ド命令以外の他の命令は実行できるため、ステップ３で
命令３の演算命令、ステップ４で命令４の分岐命令がパ
イプラインに投入され、実行される。

【００４９】その後、他方の処理装置から同期完了指示
が行われると、処理装置間の通信手段５、通信制御部１
２を介して、ウエイト状態リセット信号線１４が「真」
になり、ウエイト命令制御部１００内のウエイト状態保
持部１０００がリセットされ、ウエイト命令の実行が終
了する。抑止命令制御部１００１は抑止命令制御信号１
０４の送出を止め、これにより、命令実行待ち部１０１
におけるロード命令の実行待機が解除される。

【００５０】ロード命令は命令実行待ち部１０１から命
令実行部１１に渡され、Ｅステージで、命令実行を再開
し、ＭＳ４から値を読み込む命令を実行する。そして、
命令２のロード命令が終了するのは、同期完了指示が行
われてから１サイクル後である。

【００５１】このように、本発明では、スピンループの
ための条件付き分岐命令の分岐予測失敗による命令実行
パイプラインの乱れを防止することができ、また、同期
操作において本来待機させる必要のない命令を実行でき
ることから、上記した処理例では従来に比べて、実行時
間を５サイクル短縮することができる。

【００５２】なお、上記した実施例では、選択的に待機
させる命令はロード命令であるが、本発明はこれに限定
されるものではなく、図６の抑止命令制御部１００１に
おいてウエイト命令によって抑止させる命令を、オペラ
ンドで指定することにより、ロード命令以外の命令を選
択して待機することができる。

【００５３】〈実施例２〉図６のウエイト命令制御部１
００では、ウエイト状態保持部１０００の状態をインタ
ーフェース信号１００３によって抑止命令制御部１００
１に通知している。抑止命令制御部１００１では、ウエ
イト状態に変化したとき抑止命令制御信号線１０４を介
して、命令実行待ち部１０１に対して抑止すべきロード
命令の命令コードを送出する。

【００５４】ところで、ＭＳ４からキャッシュ記憶部１
３にデータを転送する命令として、プリフェッチ命令が
あるが、本実施例の抑止命令制御部１００１は、このプ
リフェッチ命令の実行を、ウエイト命令によって待機さ
せない。

【００５５】図９は、プリフェッチ命令を含む処理装置
間で、同期処理を行う同期指示元ＩＰ１の命令列と被同
期ＩＰ２の命令列を示す。同期指示元ＩＰ１は、命令１
のＳＴ（ストア命令）を実行し、被同期ＩＰ２に渡すデ
ータをＭＳ４に書き込む。このＩＰ１のストアは、ＩＰ
２のキャッシュコヒーレンスを保証するためにＩＰ２が
持つ該ストアアドレスと同一ラインのキャッシュをキャ
ンセルする。

【００５６】次に、命令２のＷＡＣ（Ｗait Ｕntil Ｍ
ＳＡccess Ｃomplete 以下、ワック命令）を実行す
る。複数のＩＰによるワック命令は、全てのＩＰにおい
て該ワック命令の前後のＭＳアクセス順序を保証する。
ワック命令は以下のように機能する。すなわち、図２に
示すＳＣ３内のリクエストキュー３２、３３において、
一方のリクエストキューからリクエストプライオリティ
３４に対してワックリクエストが送出されたとき、該ワ
ックリクエストは、他方のリクエストキューからワック
リクエストが送出されるまで待される。その間、他方の
リクエストキューに積まれているリクエストは、リクエ
ストプライオリティを通過して処理される。そして、２
つのリクエストキューからのワックリクエストが揃った
とき、通常のプライオリティに戻る。

【００５７】このように、ワック命令は、複数のＩＰに
おいて、ワック命令の後に発行されたＭＳアクセス命令
が該ワック命令の前に発効されたＭＳアクセス命令を追
い越して実行することはない、しきいの働きを持つ（な
お、ＷＡＣ命令については、例えば、特公平６−１０３
４９４号公報などを参照）。

【００５８】同期指示元の処理装置１は、命令３のＳＴ
（ストア命令）を実行し、被同期ＩＰ２に対して同期指
示を送る。被同期処理装置ＩＰ２においては、命令４の
ワック命令と前記命令２のワック命令により、以降発行
するＭＳアクセス命令が、該ワック命令４の前に発行し
たＭＳアクセス命令を追い越さない。

【００５９】次に、命令５のＷＡＩＴ（ウエイト命令）
を実行し、同期完了指示が行われるまで後続のロード命
令７が待機される。しかし、命令６のプリフェッチ命令
は、命令５のウエイト命令によって待機されず、ＭＳ４
からキャッシュ記憶部１３にデータを読み込む。命令７
のＬＤ（ロード命令）は、同期完了指示が行われるまで
ウエイト命令５によって待機され、通信手段５を介して
ＩＰ１から同期完了指示が行われると、同期指示元ＩＰ
１がストアしたデータをＭＳ４から読み込む。

【００６０】しかし実際には、同期完了指示後に実行さ
れる命令７のロード命令によって読み込むべきデータ
が、すでに命令６のプリフェッチ命令によってＭＳ４か
らキャッシュ記憶部１３に転送されているので、キャッ
シュ記憶部１３からデータを読み込むことになる。従っ
て、ＭＳ４から読み込むよりも高速にレジスタ群１１２
にデータを読み込むことができる。

【００６１】なお、上記したウエイト命令が存在しなけ
れば、同期指示元の処理装置ＩＰ１がストアする領域の
内容が被同期処理装置ＩＰ２のキャッシュ記憶部にある
場合に、命令７のロード命令ではキャッシュ記憶部から
誤ったデータを取り込むことになる。従って、ロード命
令の実行に対しては同期を監視するウエイト命令が必要
となる。

【００６２】〈実施例３〉図１の情報処理装置は、外部
識別信号線２４によってＳＶＰ６とＩＰ１、ＩＰ２が接
続されている。ＳＶＰ６は、ＣＤ７からインターフェー
ス信号２５を介して操作される。外部識別信号線２４
は、図６で説明したようにＩＰ内部のウエイト状態保持
部１０００に接続されている。

【００６３】外部からウエイト状態を認識する場合、ま
ずＣＤ７を操作し、インターフェース信号２５を介して
ＳＶＰ６に対し、処理装置１または２の番号を指示す
る。次に、ウエイト状態を識別する指示を受けたＳＶＰ
６は、外部識別信号線２４によって指定された処理装置
番号のＩＰ内部のウエイト状態保持部１０００のレジス
タを読み込む。そして、読み込んだウエイト状態をイン
ターフェース信号２５によってＣＤ７に出力する。

【００６４】これにより、ウエイト命令が実行中である
か否かをＩＰの外部から識別することができる。本実施
例３は、情報処理装置のデバッグあるいはオペレーティ
ングシステム（ＯＳ）、コンパイラのソフトウェアのデ
バッグを行う場合に有効となる。

【００６５】〈実施例４〉図１の情報処理装置は、外部
強制リセット信号線２３によってＳＶＰ６とＩＰ１、Ｉ
Ｐ２が接続されている。ＳＶＰ６はＣＤ７からインター
フェース信号２５を介して操作される。外部強制リセッ
ト信号線２３は、図６で説明したようにＩＰ内部でＯＲ
回路１００２に接続されている。ＯＲ回路１００２の出
力１００４は、ウエイト状態保持部１０００に接続され
ている。

【００６６】外部からウエイト命令の実行を強制的に終
了させる場合には、まずＣＤ７を操作し、インターフェ
ース信号２５を介してＳＶＰ６に対し、処理装置１また
は２の番号を指示する。次に、ウエイト命令の実行を強
制的に終了させる指示を受けたＳＶＰ６は、外部強制リ
セット信号線２３によって、指示された処理装置のウエ
イト命令の実行を終了させるために、「真」の信号を送
る。

【００６７】「真」の信号を受けたＯＲ回路１００２
は、論理和の出力結果としてインターフェース信号１０
０４に対し「真」を出力する。そして、ＯＲ回路１００
２の出力信号１００４から「真」の値を受信したウエイ
ト状態保持部１０００は、ウエイト命令の実行中である
ことを記憶するレジスタをリセットし、ウエイト命令の
実行を終了する。

【００６８】本実施例では、ウエイト命令の実行をＩＰ
の外部から強制的に終了させることができるので、情報
処理装置のデバッグあるいはオペレーティングシステム
（ＯＳ）、コンパイラのソフトウェアのデバッグを行う
場合に有効となる。

【００６９】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、複数の処理装置の間で同期操作を行うとき、ロード
命令の実行を待機させ、待機する必要のない演算命令や
分岐命令などを実行し、同期が完了した後、待機してい
たロード命令を実行する命令処理の実行順序を採ってい
るので、複数の処理装置間における同期処理を高速に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を構成する情報処理装置のシス
テム構成図である。

【図２】主記憶制御装置の内部構成を示す。

【図３】命令実行制御部の内部構成を示す。

【図４】命令実行部の内部構成を示す。

【図５】通信制御部の内部構成を示す。

【図６】ウエイト命令制御部の内部構成を示す。

【図７】命令実行待ち部の内部構成を示す。

【図８】同期指示元処理装置の命令列と、被同期処理装
置の命令列を示す。

【図９】同期指示元処理装置の命令列と、被同期処理装
置のプリフェッチ命令を含む命令列を示す。

【図１０】従来技術による同期完了指示の監視を行う命
令列を示す。

【図１１】図１０の命令列を実行したときの命令実行パ
イプラインの経過を示す。

【図１２】本発明に係る同期完了指示の監視を行う命令
を含む命令列を示す。

【図１３】図１２の命令列を実行したときの命令実行パ
イプラインの経過を示す。

【図１４】従来技術で同期操作を行う場合の各処理装置
の命令列を示す。

【図１５】従来のスピンロックウエイト方式による待合
せの命令列を示す。

【符号の説明】

１、２処理装置（ＩＰ）３主記憶制御装置（ＳＣ）４主記憶装置（ＭＳ）５処理装置間の通信手段６サービス装置（ＳＶＰ）７コンソール装置（ＣＤ）１０命令実行制御部１１命令実行部１２通信制御部１３キャッシュ記憶部１４命令実行制御部と通信制御部間のインターフェー
ス１５命令実行制御部とキャッシュ記憶部間のインター
フェース１６キャッシュ記憶部と命令実行部間のインターフェ
ース１７命令実行制御部と命令実行部間のインターフェー
ス１８命令実行部と通信制御部間のインターフェース２０ＩＰ１とＳＣ間のインターフェース２１ＩＰ２とＳＣ間のインターフェース２２ＳＣとＭＳ間のインターフェース２３ウエイト状態の外部強制リセット信号線２４ウエイト状態の外部識別信号線２５ＳＶＰとＣＤ間のインターフェース信号３０、３１リクエスト制御部３２、３３リクエストキュー３４リクエストプライオリティ３５、３６リクエスト制御部間のインターフェース３７、３８リクエスト制御部とリクエストキュー間の
インターフェース３９、４０リクエストキューとリクエストプライオリ
ティ間のインターフェース１００ウエイト命令制御部１０１命令実行待ち部１０２命令解析部１０３命令解析部と命令実行待ち部間のインターフェ
ース１０４ウエイト命令制御部と命令実行待ち部間のイン
ターフェース１０５命令解析部とウエイト命令制御部間のインター
フェース１１０命令分配部１１１ロードストア実行部１１２レジスタ群１１３演算実行部１１４命令分配部とロードストア実行部間のインター
フェース１１５ロードストア実行部とレジスタ群間のインター
フェース１１６レジスタ群と演算実行部間のインターフェース１１７演算実行部とレジスタ群間のインターフェース１１８命令分配部と演算実行部間のインターフェース１２０同期完了指示報告部１２１処理装置間通信制御部１２２同期指示制御部１２３同期完了指示報告部と処理装置間通信制御部間
のインターフェース１２４同期指示制御部と処理装置間通信制御部間のイ
ンターフェース１０００ウエイト状態保持部１００１抑止命令制御部１００２ＯＲ回路１００３ウエイト状態保持部と抑止命令制御部間のイ
ンターフェース１００４ＯＲ回路の出力信号１０１０命令キュー１０１１デコーダ１０１２比較器１０１３命令送出制御部１０１４ＯＲ回路１０１５命令キューと比較器間のインターフェース１０１６命令キューと命令送出制御部間のインターフ
ェース１０１７比較器の出力信号１０１８ＯＲ回路の出力信号１０１９デコーダと比較器間のインターフェース１０２０リキューの命令線１０２１命令実行部ビジー信号線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者助川直伸東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者石橋優子神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立製作所汎用コンピュータ事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】命令実行の順序を制御する命令実行制御
手段と主記憶装置の一部の写しを保持するキャッシュ記
憶手段とを有する複数の処理装置と、該複数の処理装置
で共有される主記憶装置を備えた情報処理装置におい
て、前記処理装置の間で同期をとりながら命令を実行す
る命令実行制御方法であって、他方の処理装置から同期
完了が指示されるまで監視を続ける命令を実行し、該命
令を実行中は、該命令に続く命令群の内、特定の命令の
実行を選択的に待機させることを特徴とする命令実行制
御方法。
【請求項２】前記特定の命令は、前記主記憶装置また
はキャッシュ記憶手段からデータを転送するロード命令
であることを特徴とする請求項１記載の命令実行制御方
法。
【請求項３】前記命令群の内、前記主記憶装置からキ
ャッシュ記憶手段にデータを転送するプリフェッチ命令
を待機させないことを特徴とする請求項１記載の命令実
行制御方法。
【請求項４】命令実行の順序を制御する命令実行制御
手段と主記憶装置の一部の写しを保持するキャッシュ記
憶手段とを有する複数の処理装置と、該複数の処理装置
で共有される主記憶装置を備えた情報処理装置であっ
て、前記処理装置の間で同期をとりながら命令を実行す
るために処理装置間で通信する手段と、該通信手段を介
して他方の処理装置から同期完了が指示されるまで監視
を続ける手段と、該監視を続けているとき特定の命令の
実行を抑止する手段と、前記同期の完了が指示されたと
き該抑止されている前記特定の命令を実行する手段とを
備えたことを特徴とする情報処理装置。
【請求項５】前記監視手段を前記処理装置の外部から
参照する手段と、前記監視手段が監視を続けていると
き、前記処理装置の外部から強制的に終了させる手段と
を備えたことを特徴とする請求項４記載の情報処理装
置。