JPH1078932A

JPH1078932A - リコンフィグラブル・ネットワークコンピュータ

Info

Publication number: JPH1078932A
Application number: JP8233913A
Authority: JP
Inventors: Takashi Suzuki; 敬鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 1998-03-24

Abstract

(57)【要約】【課題】利用者が、より高性能なコンピュータに買い換
えるか、機能拡張を行うためのハードウェアを追加する
かを行うことなしに、計算量を必要とする、より高度な
サービスを受けられるようにする。【解決手段】クライアントは、プログラムにより機能を
随時変更し再構成することが可能な拡張ハードウェア１
０６を搭載し、サーバに格納されたアプリケーションプ
ログラム１０８は、メインプロセッサコード１１０の他
に前記クライアントの拡張ハードウェアを再構成するた
めの拡張コード１０９を含み、さらに、クライアントの
拡張ハードウェアの有無または種類を判断し、前記拡張
コードとメインプロセッサコードの中から適切なコード
を取り出すコード選択機能１２３を、サーバまたはクラ
イアントのいずれかに有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードウェアを再
構成可能とする機能を持つネットワークに接続した計算
機システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、（１）日経エレクトロニクス19
96.2.12, No.655, pp.13-15 に解説されている「ネット
ワークコンピュータ」は、ＯＳも含めて各コンピュータ
上で必要なアプリケーションは全てネットワーク上のサ
ーバからダウンロードすることにより、ハードディスク
などの２次記憶装置を持たない、単純で安価なコンピュ
ータを実現する。さらに、各ユーザが新しいアプリケー
ションソフトウェアが記録されているフロッピ・ディス
クやＣＤ−ＲＯＭ等を市中の店舗で購入し、各自のコ
ンピュータにインストールするという繁雑な作業をしな
くても、常に最新のアプリケーションソフトウェアを利
用できるようになる。

【０００３】（２）また、日経コンピュータ1996.4.1,p
p.101-107に解説されている「Java言語」はソフトウェア
を実行するＣＰＵのアーキテクチャに依存しないインタ
プリタ型の言語であるため、コンピュータを選ばずにネ
ットワーク上に接続する多種のコンピュータのどこでも
実行可能であるという特徴を持つ。この特徴は（１）の
「ネットワークコンピュータ」の考え方において、バイ
ナリコードの互換性がないコンピュータが、ネットワー
クで接続されている環境においても、「ネットワークコ
ンピュータ」の環境を実現できるという効果を生む。ま
た、アプリケーションソフトウェアを開発するソフトウ
ェア企業は、コンピュータの機種毎に異なるバイナリ形
式のアプリケーションソフトウェアを用意する必要がな
くなる。

【０００４】（３）更に、日経コミュニケーション199
6.1.15,pp.79-83や、日経エレクトロニクス1996.1.15,p
p.67-95に解説されているように、世界的なネットワー
クであるインタネット上では音声や動画像をリアルタイ
ムで配送する技術が試されている。この技術により、コ
ンピュータネットワーク上でラジオやテレビといった放
送サービスを実現できる。従来、インタネット上では、
テキスト，静止画像、あらかじめ記録された音声や動画
像の再生、等の多種の形態の情報を通信することが可能
であった。これらの情報を組み合わせた複合情報（ハイ
パ・テキスト）を閲覧するサービスであるワールド・ワ
イド・ウェブ（ＷＷＷ）では、ユーザはハイパ・テキス
トを閲覧するアプリケーション（ブラウザ）を利用し
て、サービスを利用する。

【０００５】リアルタイムの音声／動画像の配送は、従
来のブラウザの拡張機能（プラグイン）として、サービ
スを行う企業あるいは技術を開発した企業から、ネット
ワークを通して、無料、あるいは安価で提供されてい
る。このサービスを受けたいユーザはネットワークから
必要なプラグインをダウンロードし、自分のコンピュー
タにインストールすることにより、直ちにサービスを受
けられるようになる。これは、逆にサービスを提供する
側から見れば、新しいサービスを実現する技術を開発し
た段階で、ネットワーク上でプラグインを配布すること
で、プラグインを記録媒体に格納して、市中の店舗でソ
フトウェアを販売するという先行投資をすることなく、
少ない資本で短期間にサービスを開始できるという利点
がある。

【０００６】一方、プログラマブルロジックと呼ばれる
任意の論理回路を自由に構成することが可能な素子が開
発されている。現在、半導体技術の進歩により、比較的
規模の大きな論理回路も構成できるようになっている。
たとえば、bit Vol.19, No.10，pp.1320-1328にある記
こと「シリコンコンパイラー論理合成とその将来」に
は、プログラマブルロジックを搭載したコンピュータに
よりプログラムの一部をハードウェア的に実現し、高速
に処理するというアイデアが示されている。これは具体
的には特開平4−175974 号「コプロセッサ論理回路自動
生成方法」に示される方法や特開平8−69447号「データ
処理装置」に示される方法と同様な方法を用いることに
より実現することができる。さらにbit Vol.27, No.10,
pp.11-21「ＦＰＧＡとそのインパクト」に示されるよ
うに、プログラマブルロジックを積極的にコンピュータ
の中心部品として利用し、アプリケーション毎にそのア
プリケーションで採用されるアルゴリズムにあった構成
のハードウェアに再構成して処理を行うコンピュータシ
ステムも研究されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術に示したネ
ットワークコンピュータを前提とした環境においては、
ネットワークの各クライアントである「ネットワークコ
ンピュータ」を利用するユーザは、ネットワーク上で新
しいサービスが始まった場合、新しいプラグインをイン
ストールする、あるいは新しいサービスに対応したアプ
リケーションを利用することにより、そのサービスを享
受することができる。しかし、ここでの大きな問題は、
もともと安価にするために高性能なＣＰＵを内蔵せず、
ハードウェアの拡張性を持たないネットワークコンピュ
ータでは、計算量を必要とする、より高度なサービスを
受けるためには、より高性能なコンピュータに買い換え
るか、機能拡張を行うためのハードウェアを追加するか
を行う必要がある。また、新しいサービスを開始する側
から見ると、ユーザの持つコンピュータの性能にバラツ
キがあるため、多くのユーザを獲得するためには平均的
なコンピュータの性能で足りる範囲の計算量のサービス
しか始められないことになり、ネットワーク上での新し
いサービスが限られてしまうことになる。

【０００８】本発明の目的は、利用者が、より高性能な
コンピュータに買い換えるか、機能拡張を行うためのハ
ードウェアを追加するかを行うことなしに、計算量を必
要とする、より高度なサービスを受けられるようにする
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のネットワークコ
ンピュータは以下のように構成される。

【００１０】ネットワークにより接続された複数のコン
ピュータにより構成され、そのうちの少なくとも１つの
コンピュータがアプリケーションプログラムを配布する
サーバであり、残りのコンピュータが前記アプリケーシ
ョンプログラムをダウンロードし、実行するクライアン
トとなるコンピュータであるシステムにおいて、複数の
前記クライアントの一部に、プログラムにより機能を随
時変更し再構成することが可能な拡張ハードウェアを搭
載する。

【００１１】そして、サーバに格納されるアプリケーシ
ョンプログラムが、その一部の機能に対して、前記拡張
ハードウェアのプログラムコードとクライアントのメイ
ンのプロセッサのコード、の双方のコードを含むように
する。

【００１２】さらに、個々のクライアントのＯＳが各ク
ライアントに前記拡張ハードウェアが実装されているか
否かを判断し、前記アプリケーションプログラムの中か
らハードウェア構成に適したコードのみ取り出す機能を
持つ。これにより、アプリケーションプログラムがクラ
イアントにダウンロードされた際に、クライアントのハ
ードウェア構成に適したコードを取り出し実行すること
で、再構成可能な拡張ハードウェアを持つクライアント
のユーザは、より高速にアプリケーションを利用するこ
とが可能となるとともに、再構成可能な拡張ハードウェ
アを持たないユーザもメインプロセッサのコードが選択
されることでそのアプリケーションを利用することが可
能になる。

【００１３】同じ効果は、次のようにしても得られる。

【００１４】拡張ハードウェアで実現する機能を、後か
ら動的に追加／削除が可能なクライアント上のＯＳの拡
張機能として実現し、前記のアプリケーションプログラ
ムと同様に拡張ハードウェア用の拡張コードとメインプ
ロセッサコードの２種を含むようにする。そして、アプ
リケーションプログラム起動時にＯＳに対し、処理中に
利用する前記ＯＳの拡張機能の種類を登録し、前記ＯＳ
は既にその拡張機能が、前記クライアント上に存在する
場合にはそれを用い、存在しない場合はネットワーク上
のサーバから必要とする拡張機能を転送し利用する。

【００１５】あるいは、拡張ハードウェアで実現する機
能を、実行時にアプリケーションプログラムに動的に追
加されるライブラリとして実現し、前記アプリケーショ
ンプログラムと同様に拡張ハードウェア用の拡張コード
とメインプロセッサコードの２種を含むようにする。そ
して、アプリケーションプログラムが起動時にＯＳに対
し、処理中に利用する前記動的ライブラリの種類を登録
し、前記ＯＳは既にその動的ライブラリが、前記クライ
アント上に存在する場合にはそれを用い、存在しない場
合はネットワーク上のサーバから必要とする動的ライブ
ラリを転送し利用する。

【００１６】また、メインプロセッサ用のコード，拡張
ハードウェア用のコードが一体となっているのではな
く、アプリケーションプログラムまたはＯＳの拡張機能
または動的ライブラリ毎に、個々のコードをホストコン
ピュータ上に備えても同様の効果が得られる。

【００１７】一方、拡張ハードウェアをプログラムを実
行するプロセッサにより構成し、拡張コードを前記プロ
セッサの命令コードとするか、拡張ハードウェアをプロ
グラマブルロジックを用いて構成し、拡張コードを前記
プログラマブルロジックを再構成するためのコンフィギ
ュレーション・データとしても同様の効果が得られる。

【００１８】拡張ハードウェアがプログラマブルロジッ
クで構成され、その構造がクライアント間で異なる場合
に、拡張コードを、適当なゲート数と入出力端子数の論
理回路の機能をブール式等で記述した基本モジュールと
それらの接続関係を表現したコードとし、前記基本モジ
ュールをそれぞれプログラマブルロジックの基本プログ
ラム単位に割り付ける機能を持つことで複数の構造に対
応したコードを実現できる。また、複数のプログラマブ
ルロジックチップにまたがる大きな拡張コードの場合
は、基本モジュールを接続の度合に応じて分割し、各プ
ログラマブルロジックチップに配置配線し端子の機能を
決定する機能と、プログラマブルロジック内の基本プロ
グラム単位への基本モジュールの配置配線をする機能を
サーバまたはクライアント上に持つことで対応する。

【００１９】これと同じ効果は、拡張コードを複数の構
造の個々のコードをすべて含むようにし、ハードウェア
構造に合わせたコードを選択する機能をコード選択機能
が持つことにより実現できる。

【００２０】また、以上の効果は、メインプロセッサを
プログラマブルロジックで構成し、プログラマブルロジ
ックの利用されていない論理資源を拡張ハードウェアと
して利用することでも得られる。

【００２１】クライアントのＯＳは、拡張ハードウェア
を利用する複数のアプリケーションを同時に実行するた
めに、各アプリケーションが利用する拡張ハードウェア
のハードウェア資源を管理し、必要のなくなったハード
ウェア資源を別のアプリケーションプログラムのために
再利用し、各アプリケーションをメインプロセッサで実
行するか、拡張ハードウェアで実行するかを決定する拡
張ハードウェア管理機能と前記拡張ハードウェアに入り
切らないアプリケーションプログラムの拡張コードを時
分割で入れ替えるコード入れ替え機能を持つ。

【００２２】また、拡張ハードウェア管理機能は、クラ
イアント上で実行されるアプリケーションプログラム毎
に適宜設定される実行プライオリティ値，前記アプリケ
ーションプログラムをすべてメインプロセッサで処理す
るために必要とする正規化されたメインプロセッサの処
理能力値，前記アプリケーションプログラムを拡張ハー
ドウェアで処理する場合に必要な正規化されたメインプ
ロセッサと拡張ハードウェアの処理能力値，前記アプリ
ケーションプログラム毎に必要とする拡張ハードウェア
の正規化されたハードウェア資源使用量，前記クライア
ントのメインプロセッサの正規化された処理能力値，前
記クライアントの拡張ハードウェアの正規化された処理
能力値，前記クライアントの拡張ハードウェアの正規化
されたハードウェア資源量、および前記クライアントの
拡張ハードウェアのコードを入れ替えるために必要な正
規化された処理能力値を元に、前記クライアントの拡張
ハードウェアの持つハードウェア資源に入り切らない複
数のアプリケーションプログラムに対して、優先的に拡
張ハードウェアを利用するアプリケーションプログラ
ム，時分割で拡張コードを入れ替えて使用するアプリケ
ーションプログラム，メインプロセッサ用コードで処理
するアプリケーションプログラムを選択する。

【００２３】拡張ハードウェアが、複数の内部状態を同
時に保持し、かつそれらを切り替える機能を持ち、内部
状態のみを時分割で切り替えて機能を共有することによ
り、複数のアプリケーションが同時に同じ拡張コードを
拡張ハードウェアで利用できる。

【００２４】また、拡張ハードウェアが、複数の内部状
態と複数の構成データを同時に保持し、かつそれらを切
り替える機能を持ち、内部状態と構成データを時分割で
切り替えて使用することにより、複数のアプリケーショ
ンが同時に複数の拡張コードを拡張ハードウェアで利用
できる。

【００２５】さらに、拡張ハードウェアが、複数の内部
状態と複数の構成データを同時に保持し、かつそれらが
外部から与えられる識別番号と、あらかじめ構成デー
タ，内部状態毎に割り当てられた識別番号と一致する部
分のみが選択される機能を持つことにより、拡張ハード
ウェア内に実際に存在する内部状態、構成データの数よ
りも多くのハードウェア機能を実現できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】

＜実施例１＞図１は本発明のコンピュータシステムの一
例である。本コンピュータシステムはサーバと、複数個
のクライアントによって構成される。図１ではサーバは
102クライアントは１０３と１０４である。サーバとク
ライアントはそれぞれネットワーク１１２，１１３で接
続されており、相互にメッセージやデータの送受信をす
ることができる。

【００２７】サーバ１０２はクライアントに向けて提供
するためのクライアント上で動作可能なアプリケーショ
ンプログラム１０８を保有している。

【００２８】クライアント１０３は、メインプロセッサ
１０５を備えており、さらに拡張ハードウェア１０６を
搭載している。一方、クライアント１０４は、メインプ
ロセッサ１０７を備えているが、拡張ハードウェアは搭
載していない。

【００２９】クライアント１０３，１０４はサーバ１０
２からアプリケーションプログラムを自機上にそれぞれ
読み込み（１１６，１１８）、実行することができる。
またそれぞれのハードウェアに適したコードをアプリケ
ーションプログラム１１６，１１８から選択する、コー
ド選択機能１２３，１２４をそれぞれのＯＳ１２１，１
２２に備えている。

【００３０】アプリケーションプログラム１０８はその
一部として拡張ハードウェア１０６上で動作可能なコー
ドである拡張コード１０９と、メインプロセッサ１０５
または１０７上で動作可能なメインプロセッサコード１
１０を含んでいるため、ハードウェア構成が異なるクラ
イアント上でそのアプリケーションを実行することがで
きる。

【００３１】図１においてクライアント１０３ではコー
ド選択機能１２３が拡張コード115を選択し、クライア
ント１０４ではコード選択機能１２４がメインプロセッ
サコード１２０を選択し実行する様子を示している。

【００３２】また、図１のコード選択機能１２３，１２
４と同様な機能をサーバ１０２上に備え、アプリケーシ
ョンプログラムを転送する先のクライアントのハードウ
ェア構成に合わせたコードを選択し、転送することでも
図１と同等のコンピュータシステムを実現することがで
きる。

【００３３】次に図２から図６を用いて、図１で示した
コンピュータシステム上で、あるアプリケーションプロ
グラムを提供する様子を説明する。

【００３４】図２ではサーバ１０２はアプリケーション
プログラムとして３次元ＣＧ処理を行うプログラム２０
８を保持している。３次元ＣＧプログラム２０８は拡張
コード２０９とメインプロセッサコード２１０を含んで
いる。矢印２３０はクライアント１０３がサーバ１０２
に対して必要なアプリケーションプログラムの要求を発
行する様子を示し、矢印２３１はサーバ１０２がクライ
アント１０３に３次元ＣＧ２０８を転送する様子を示し
ている。３次元ＣＧプログラム２１４は３次元ＣＧプロ
グラム２０８がクライアント１０３上に読み込まれたも
のである。

【００３５】図３は図２の３次元ＣＧプログラム２０８
の拡張コード２０９の１つの機能を示している。図３の
式３００は３次元の座標値（ｘ，ｙ，ｚ）を行列３０１
によって変換する３次元座標変換関数である。この機能
を拡張ハードウェア１０６上で行うことで３次元の物体
の移動，回転などの計算を高速に行うことができる。

【００３６】次に図４，図５，図６を用いて図２のコン
ピュータシステムの動作を説明する。

【００３７】図４はクライアント１０３の動作を示した
ＰＡＤである。最初のステップ401ではクライアント１
０３のＯＳ１２１は、サーバ１０２に対して必要なアプ
リケーションプログラム３次元ＣＧ２０８の要求を発行
する。ステップ４０１は図２の矢印２３０で示した動作
に対応する。

【００３８】次にステップ４０２でクライアント１０３
はサーバ１０２からのデータ受信待ち状態に入り、サー
バ１０２が送信する３次元ＣＧプログラム２０８をロー
ドする。ロードされたプログラムが２１４である。ステ
ップ４０２は図２の矢印231で示した動作に対応する。

【００３９】ステップ４０３のコード選択機能では、Ｏ
Ｓ１２１が、ロードした３次元ＣＧプログラム２１４か
らクライアント１０３のハードウェア構成に適したコー
ドを選択して拡張ハードウェア１０６に準備する。図２
では拡張コード２１５である３次元座標変換関数３００
を拡張ハードウェア１０６上に準備する。ステップ４０
３の詳細は後述する。

【００４０】ステップ４０４では３次元ＣＧプログラム
２１４を実行する。このとき３次元ＣＧ処理の大部分は
メインプロセッサ１０５上で実行するが、拡張コード２
１５で表現されている３次元座標変換関数３００は拡張
ハードウェア上で実行される。このため３次元座標変換
が高速に実行できる。

【００４１】図５はサーバ１０２の動作を示したＰＡＤ
である。最初のステップ５０１はクライアント１０３か
らのアプリケーションプログラムの要求を待つループで
ある。

【００４２】ステップ５０２はクライアント１０３が３
次元ＣＧプログラム２０８の転送要求を発行した場合に
ステップ５０３に進む、また要求が発行されない場合は
ステップ５０１でループする。

【００４３】ステップ５０３はクライアント１０３の要
求に従って３次元ＣＧプログラム２０８を送信する。

【００４４】図６はクライアント１０３の機能の一部で
あるコード選択機能６００（図４のステップ４０３）の
動作を示した図である。最初のステップ６０１はクライ
アント１０３のハードウェア構成に従った分岐である。
１０３が拡張ハードウェア１０６を持つ場合には６０２
に進み、持たない場合には６０５に進む。

【００４５】ステップ６０２は拡張ハードウェア１０６
の種類に従った分岐である。例えば拡張ハードウェアの
種類がプログラマブルロジックである場合にはステップ
603に進み、汎用プロセッサである場合には６０４に進
む。その他の拡張ハードウェアとして搭載可能なプロセ
ッサについても本ステップの分岐を拡張することで対応
できる。

【００４６】ステップ６０３ではアプリケーションプロ
グラムからプログラマブルロジック用のコードを選択す
る。図２の例ではこのステップで３次元ＣＧプログラム
214の一部として拡張コード２１５を選択する。

【００４７】ステップ６０４ではアプリケーションプロ
グラムから汎用プロセッサ用のコードを選択する。

【００４８】ステップ６０５ではアプリケーションプロ
グラムからメインプロセッサ用のコードを選択する。

【００４９】以上のサーバ１０２とクライアント１０３
の動作の相互作用により、サーバ１０２上の３次元ＣＧ
プログラム２０８はクライアント１０３上にロードされ
る。さらにアプリケーションプログラムはメインプロセ
ッサ１０５と拡張ハードウェア１０６上で実行すること
ができる。

【００５０】＜実施例２＞図７は本発明の第２の実施例
である。図１とはサーバ１０２が保有するアプリケーシ
ョンプログラムの構成が異なる。図１のアプリケーショ
ンプログラム108は拡張コード１０９とメインプロセッ
サコード１１０を含んでいたが、図７では拡張ハードウ
ェア上で実現する機能は拡張ＯＳ７２５として保有す
る。拡張ＯＳ７２５は拡張コード７０９，メインプロセ
ッサコード７１０を含んでおり、図１のアプリケーショ
ンプログラム１０８と同様に、クライアント１０３がロ
ード可能なＯＳとして提供される。

【００５１】クライアント１０３ではアプリケーション
プログラム７１４の起動に際し、必要な拡張ＯＳが不足
している場合にはサーバ１０２から必要な拡張ＯＳをロ
ードし、拡張ハードウェア１０６上で実行する。

【００５２】＜実施例３＞図８は本発明の第３の実施例
である。図１とはサーバ１０２が保有するアプリケーシ
ョンプログラムの構成が異なる。図８では拡張ハードウ
ェア上で実現する機能は動的ライブラリ８２５として保
有する。動的ライブラリ８２５は拡張コード８０９，メ
インプロセッサコード８１０を含んでおり、図１のアプ
リケーションプログラム１０８と同様に、クライアント
１０３がロード可能な動的ライブラリとして提供され
る。

【００５３】クライアント１０３ではアプリケーション
プログラム８１４の起動に際し、必要な動的ライブラリ
が不足している場合にはサーバ１０２から必要な動的ラ
イブラリをロードし、拡張ハードウェア１０６上で実行
する。

【００５４】＜実施例４＞図９は本発明の第４の実施例
である。図１とはサーバ１０２が保有する、アプリケー
ションプログラムの構成が異なる。図９ではメインプロ
セッサのみで動作するアプリケーションプログラム９０
９と拡張ハードウェアに対応したアプリケーションプロ
グラム９１０をそれぞれ保持し、それぞれをクライアン
ト１０３がロード可能なプログラムとして提供する。

【００５５】クライアント１０３はそのハードウェア構
成に合ったアプリケーションプログラムをロードし、拡
張ハードウェア１０６上で実行する。またアプリケーシ
ョンプログラムは図７，図８と同様に拡張ＯＳ、または
動的ライブラリであっても同様の機能が実現できる。

【００５６】＜実施例５＞また、上記した図１，図７，
図８，図９の実施例は拡張ハードウェア１０６をプログ
ラムを実行する汎用プロセッサまたはプログラマブルロ
ジックにより構成することもできる。

【００５７】＜実施例６＞図１０は第６の実施例の構成
を示した図である。図１０では拡張ハードウェア１０６
はプログラマブルロジックである。図１とは拡張コード
１００９が異なる。図１０の拡張コードはプログラマブ
ルロジック用のコードであるが、異なった構成のプログ
ラマブルロジックに対応できるように抽象度の高い記述
になっている。拡張コード１００９をクライアント１０
３上にロードしたものが、１０１５である。図１０では
拡張コード１０１５を拡張ハードウェア１０６のプログ
ラマブルロジックの構成に合うように変換するコード変
換機能１０２３を備えている。

【００５８】図１１は図１０の拡張コード１０１５の例
である。１１０４，１１０５は適当な大きさのゲート数
と入力端子数の論理回路の機能をブール式（論理演算
式）や算術演算式などの抽象的な記述で表わした基本モ
ジュールの例である。基本モジュールをいくつか定義
し、さらに基本モジュール間の接続関係を１１０６に定
義することで、拡張コードを記述する。１１０１は基本
モジュールの個数を定義する記述、１１０２は拡張コー
ド１０１５の外部からの入出力数を定義する記述、１１
０３は外部からの入出力と基本モジュールとの接続を定
義する記述である。

【００５９】図１２は図１１の拡張コード１０１５が基
本モジュールとその接続関係で表現される様子を図で表
現したものである。

【００６０】図１３は拡張ハードウェア１０６のプログ
ラマブルロジックの基本プログラム単位を示したもので
ある。基本プログラム単位１３００は一定数の入出力端
子と論理素子を持つ論理回路のブロックである。図１３
は４入力１出力で再構成可能論理１３０３はコンフィグ
レーションメモリ１３０１の内容により、任意の論理関
数を実現できる。また内部状態レジスタ１３０４は状態
を保持するフリップフロップである。プログラマブルロ
ジックでは基本ブロックがアレー状に並んでいる。基本
プログラム単位内，基本プログラム単位間の配線は、書
き換え可能なメモリに格納された配線データによって決
定される。配線データは基本ブロック間の配線の有無を
０または１で示したビットパターンで表現される。

【００６１】図１４を用いてコード変換機能１０２３の
処理を説明する。コード変換機能１０２３の入力は拡張
コード１０１５である。出力はプログラマブルロジック
の配線データである。

【００６２】ステップ１４０２は基本モジュール１１０
４をプログラマブルロジックの基本プログラム単位１３
００に割り当て、１３００内部のコンフィグレーション
メモリに設定するデータを決定する。他のすべての基本
モジュールについても同様の処理を行う。

【００６３】ステップ１４０３は基本ブロック単位に割
り付けの済んだ基本モジュールを複数のプログラマブル
ロジック・チップのどれに割り付けるかを決定する。

【００６４】ステップ１４０４はプログラマブルロジッ
ク・チップ間の配置配線を決定し、端子の割り当てを決
める。

【００６５】ステップ１４０５はプログラマブルロジッ
ク・チップ内の配置配線を決定する。

【００６６】以上の各ステップで決定された配置配線は
配線データとして書き換え可能なメモリに格納される。

【００６７】＜実施例７＞図６において６０２の選択機
能に、プログラマブルロジックやプロセッサの種類毎の
選択を可能とすることにより、拡張ハードウェアの構造
の種類に応じてコードを選択し実行することができる。

【００６８】＜実施例８＞図１５は第８の実施例の構成
を示した図である。図１５では、図１，図７，図８，図
９，図１０におけるメインプロセッサ１０５の機能が、
拡張ハードウェアの一部のハードウェア資源を用いて構
成されており、残りのハードウェア資源を拡張ハードウ
ェア１０６として利用する。このような構成において
も、上記各図の実施例に示したシステムを構成すること
ができる。

【００６９】＜実施例９＞図１６は第９の実施例の構成
を示した図である。図１６において、１０３は図１にお
けるクライアント１０３と同じ構成であり、メインプロ
セッサ１０５と拡張ハードウェア１０６を持つ。１２１
はＯＳであるが、ここで、図１とは異なり、コード選択
機能１２３の他に、拡張ハードウェア管理機能１６０
１，拡張コード入れ替え機能１６０３を持つ。またクラ
イアント１０３では複数のアプリケーションプログラム
を実行できる。ここではアプリケーションプログラム
Ａ，1604とアプリケーションプログラムＢ，１６０７を
実行する例を示す。

【００７０】アプリケーションが終了した時、アプリケ
ーションが新たに始まる時、ユーザの指示があった時の
いずれかにアプリケーション毎のプライオリティーＰｉ
が決定され、拡張ハードウェア管理機能１６０１が起動
し、各アプリケーションをメインプロセッサ１０５で実
行するか、拡張ハードウェア１０６で実行するか、ある
いは拡張ハードウェアで実行するが、時分割で内容を入
れ替えながら実行するかを決定する。

【００７１】図１７は上記拡張ハードウェア管理機能１
６０１の動作を説明する図である。図中で、ｉはアプリ
ケーションプログラムｉ、ｃはクライアントｃ、ＭＰは
メインプロセッサ、ＥＨＷは拡張ハードウェア、Ｐｉは
ｉに設定される実行プライオリティ値、ＭｍｉはｉをＭ
Ｐだけで処理するために必要とする正規化されたＭＰの
処理能力値、ＭｓｉはｉをＥＨＷで処理する場合に必要
な正規化されたＭＰの処理能力値、ＭｅｉはｉをＥＨＷ
で処理する場合に必要な正規化されたＥＨＷの処理能力
値、Ｒｅｉはｉが必要とするＥＨＷの正規化されたハー
ドウェア資源使用量、ＭｍｃはｃのＭＰの正規化された
処理能力値、ＭｅｃはｃのＥＨＷの正規化された処理能
力値、ＲｅｃはｃのＥＨＷの正規化されたハードウェア
資源量、ＤｍｃはｃのＥＨＷのコードを入れ替えるため
に必要な正規化された処理能力値、Ｓｍｍｃは現在ｃの
ＭＰ上で実行している処理の必要処理能力量の総和、Ｓ
ｒｅｃは現在ｃのＥＨＷ上で処理しているハードウェア
資源量の総和、Ｎｄは現在ｃでコードを入れ替えにより
処理している拡張コードの総数である。

【００７２】図１７では、まず総和値Ｓｍｍｃ，Ｓｒｅ
ｃ，Ｎｄを初期化する(１７０１)、次に、現在実行中の
各アプリケーションｉについて、Ｐｉの高い順に１７０
３〜１７１０を繰り返す。１７０３の条件分岐は、メイ
ンプロセッサで処理できる限り、または拡張ハードウェ
アで実行するより、メインプロセッサで実行した方が高
速に処理できる場合に１７０４〜１７０５へ、そうでな
い場合は１７０６〜１７１０へ分岐する。１７０４〜１
７０５はアプリケーションｉをメインプロセッサで実行
する様に設定する。１７０６の条件分岐は拡張ハードウ
ェアのハードウェア資源が満杯になっているかどうかを
判定し、まだ余裕がある場合には1707〜１７０８へ、余
裕がない場合は１７０９〜１７１０へ分岐する。１７０
７〜１７０８ではアプリケーションｉを拡張ハードウェ
アで実行する様に設定する。１７０９〜１７１０ではア
プリケーションｉの拡張コードを時分割で入れ替えて実
行する様に設定する。このとき、既に拡張ハードウェア
で実行することを設定したアプリケーションの中でｉと
入れ替えてもハードウェア資源が満杯にならず、最もプ
ライオリティが低いアプリケーションｊを入れ替え対象
とする。もし、そのような単独のｊが存在しなければ、
２つ以上のアプリケーションのペアをｊとする。以上の
処理により、現在実行中の複数のアプリケーションをど
のような形態で実行するかを決定する（図１６において
１６１０，１６１１）。

【００７３】次に、コード選択機能１２３は１６０１で
決定された実行方法に従って各アプリケーションのコー
ドを選択する（１６１２，１６１３）。また、アプリケ
ーションプログラム実行時に拡張コード入れ替え機能１
６０３が時分割の処理単位時間毎に入れ替え対象のアプ
リケーションの拡張コードを入れ替える（１６１５，１
６１６）。

【００７４】＜実施例１０＞図１８は、複数の内部状態
を同時に保持し、かつそれらを切り替える機能を持つプ
ログラマブルロジックの構成を説明する図である。この
プログラマブルロジックは内部状態のみを時分割で切り
替えて使用することにより、複数のアプリケーションが
同時に同じ拡張コードを拡張ハードウェアで利用する場
合に適している。図１８において１８０１はプログラマ
ブルロジックの基本プログラム単位である。１８０２は
再構成可能な論理回路部分で、コンフィグレーション・
メモリ１８０３によりその機能が定義される。１８０４
と１８０５は回路の内部状態を保持するためのレジスタ
である。このレジスタの値への書き込み信号と出力信号
は内部状態切り替え線１８０７により切り替わる。

【００７５】＜実施例１１＞図１９は、複数の内部状態
と複数の構成データを同時に保持し、かつそれらを切り
替える機能を持つプログラマブルロジックの構成を説明
する図である。このプログラマブルロジックは内部状態
と構成データ（コンフィグレーションメモリの内容）を
時分割で切り替えて使用することにより、拡張ハードウ
ェア上に、同時に複数の機能を時分割で実現する場合に
適している。図１９において１９０１はプログラマブル
ロジックの基本プログラム単位である。１９０２は再構
成可能な論理回路部分で、コンフィグレーション・メモ
リ１９０３，１９０４によりその機能が定義される。ま
た１９０６と１９０７は回路の内部状態を保持するため
のレジスタである。コンフィグレーション・メモリと内
部状態レジスタは論理切り替え線１９０９により切り替
わる。

【００７６】＜実施例１２＞図２０は、複数の内部状態
と複数の構成データを同時に保持し、かつそれらが外部
から与えられる識別番号と、あらかじめ構成データ、内
部状態毎に割り当てられた識別番号と一致する部分のみ
が選択される機能つプログラマブルロジックの構成を説
明する図である。このプログラマブルロジックは切り替
えて使用できるコンフィグレーションメモリと内部レジ
スタの数よりも多くのハードウェア機能を時分割で実現
する場合に適している。図２０において２００１はプロ
グラマブルロジックの基本プログラム単位である。２０
０２は再構成可能な論理回路部分で、コンフィグレーシ
ョン・メモリ２００３，２００４によりその機能が定義
される。また２００７と２００８は回路の内部状態を保
持するためのレジスタである。論理切り替え線２０１１
により与えられる論理切り替え識別番号は、各コンフィ
グレーション・メモリと内部状態レジスタ毎に存在する
識別番号を記憶した比較回路２００５，２００６，２０
０７，２００８により比較され、内容が一致したコンフ
ィグレーションメモリと内部状態レジスタが使用され
る。

【００７７】

【発明の効果】本発明により、ネットワークで接続され
たコンピュータ上で、サーバから配布されたアプリケー
ションプログラムをクライアント側で実行する際に、ア
プリケーションプログラムに合わせて、クライアント側
の計算機の構成を変え、処理に適した構成とすること
で、アプリケーションプログラムを高速に処理できるよ
うになる。また、従来、ネットワーク上で、クライアン
ト側に特殊なハードウェアを必要とする新しいサービス
を開始しようとする場合、クライアント側のユーザはそ
のために新しいクライアントを導入するか、特殊なハー
ドウェアをクライアント上に導入する必要があったし、
サービスの提供者は、新しいクライアントあるいは特殊
なハードウェアを持つごく一部のユーザに対してのみ新
しいサービスを提供することになった。しかし、本発明
を実施することにより、特殊なハードウェアを導入する
ことなく、新しいサービスを開始することが可能とな
る。

【００７８】また、本発明によればクライアント側の拡
張ハードウェアの有無に関係なく、あるいは拡張ハード
ウェアの構造に関係なくユーザは所望のアプリケーショ
ンを実行できる。

【００７９】さらに、本発明により１つのクライアント
上で、同時に複数のアプリケーションプログラムを実行
する場合に拡張ハードウェアのハードウェア資源を有効
に利用でき、またそのような機能を実現するのに適した
拡張ハードウェアに使用するプログラマブルロジックの
構成を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成の説明図。

【図２】本発明の一実施例の動作の説明図。

【図３】拡張ハードウェアで処理する機能の説明図。

【図４】クライアントの動作の説明図。

【図５】サーバコンピュータの動作の説明図。

【図６】クライアントの構成に合わせてコードを選択す
るコード選択機能の説明図。

【図７】拡張ＯＳにより拡張ハードウェアを利用する場
合のシステム構成の説明図。

【図８】動的ライブラリにより拡張ハードウェアを利用
する場合のシステム構成の説明図。

【図９】ハードウェア構成に合わせたアプリケーション
プログラムの中からクライアントの構成に合わせたコー
ドを転送する場合のシステム構成の説明図。

【図１０】拡張コードを拡張ハードウェアの構造に合わ
せて変換するコード変換機能を持つ場合のシステム構成
の説明図。

【図１１】コード変換機能を持つ場合の拡張コードの説
明図。

【図１２】図１１の拡張コードの構造の説明図。

【図１３】拡張ハードウェアを構成するプログラマブル
ロジック内の基本プログラム単位の説明図。

【図１４】図１０のコード変換機能の動作の説明図。

【図１５】拡張ハードウェア中にメインプロセッサ機能
を実現したクライアントの構成の説明図。

【図１６】複数のアプリケーションを同時に実行する場
合の構成の説明図。

【図１７】複数のアプリケーションを同時に実行する場
合に用いる拡張ハードウェア管理機能の動作の説明図。

【図１８】内部状態を切り替える機能を持つプログラマ
ブルロジックの構成の説明図。

【図１９】コンフィグレーション・メモリと内部状態を
切り替える機能を持つプログラマブルロジックの構成の
説明図。

【図２０】コンフィグレーション・メモリと内部状態を
外部から与える識別番号により切り替える機能を持つプ
ログラマブルロジックの構成の説明図。

【符号の説明】

１０５…メインプロセッサ、１０６…拡張ハードウェ
ア、１１２，１１３…通信ネットワーク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ネットワークにより接続された複数の種類
の異なるコンピュータにより構成され、そのうちの少な
くとも１つのコンピュータがアプリケーションプログラ
ムを配布するサーバであり、残りのコンピュータが前記
アプリケーションプログラムをダウンロードし、実行す
るクライアントとなるコンピュータであるシステムにお
いて、複数の前記クライアントの一部は、プログラムに
より機能を随時変更し再構成することが可能な拡張ハー
ドウェアを搭載し、サーバに格納された、アプリケーシ
ョンプログラムは、前記クライアントの拡張ハードウェ
アを再構成するためのプログラムコードである拡張コー
ドと、前記クライアントのメインのプロセッサ上で実行
されるべきコードであるメインプロセッサコード、の２
種のコードを含み、さらに、各クライアントに前記拡張
ハードウェアが実装されているか否か、また拡張ハード
ウェアの種類を判断し、前記アプリケーションプログラ
ムの拡張コードと、メインプロセッサコードの中から適
切なコードを取り出すコード選択機能を、ホストまたは
前記拡張ハードウェアを搭載したクライアントコンピュ
ータのいずれかに有し、拡張ハードウェアを搭載したク
ライアント上では、クライアントのハードウェアをアプ
リケーションプログラムに適した構成に随時再構成し実
行し、また拡張ハードウェアを搭載しないクライアント
上ではメインプロセッサコードで実行することを特徴と
するリコンフィグラブル・ネットワークコンピュータ。
【請求項２】請求項１において、拡張ハードウェアで実
現する機能を、後から動的に追加／削除が可能なクライ
アント上のＯＳの拡張機能として実現し、前記ＯＳの拡
張機能が、請求項１におけるアプリケーションプログラ
ムと同様に拡張ハードウェア用の拡張コードとメインプ
ロセッサコードの２種を含み、アプリケーションプログ
ラムが起動時にＯＳに対し、処理中に利用する前記ＯＳ
の拡張機能の種類を登録し、前記ＯＳは既にその拡張機
能が、前記クライアント上に存在する場合にはそれを用
い、存在しない場合はネットワーク上のサーバから必要
とする拡張機能を転送し利用するＯＳ追加機能を、ホス
トまたは拡張ハードウェアを搭載したクライアントコン
ピュータのいずれかに有することを特徴とするリコンフ
ィグラブル・ネットワークコンピュータ。
【請求項３】請求項１において、拡張ハードウェアで実
現する機能を、実行時にアプリケーションプログラムに
動的に追加されるライブラリとして実現し、前記動的ラ
イブラリが、請求項１におけるアプリケーションプログ
ラムと同様に拡張ハードウェア用の拡張コードとメイン
プロセッサコードの２種を含み、アプリケーションプロ
グラムが起動時にＯＳに対し、処理中に利用する前記動
的ライブラリの種類を登録し、前記ＯＳは既にその動的
ライブラリが、前記クライアント上に存在する場合には
それを用い、存在しない場合はネットワーク上のサーバ
から必要とする動的ライブラリを転送し利用する動的ラ
イブラリ追加機能を、ホストまたは拡張ハードウェアを
搭載したクライアントコンピュータのいずれかに有する
ことを特徴とするリコンフィグラブル・ネットワークコ
ンピュータ。
【請求項４】請求項１，請求項２または請求項３におい
て、メインプロセッサ用のコード，拡張ハードウェア用
のコードが一体となっているのではなく、アプリケーシ
ョンプログラムまたはＯＳの拡張機能または動的ライブ
ラリ毎に、個々のコードをホストコンピュータ上に備え
たことを特徴とするリコンフィグラブル・ネットワーク
コンピュータ。
【請求項５】請求項１，請求項２，請求項３または請求
項４において拡張ハードウェアをプログラムを実行する
プロセッサにより構成し、拡張コードを前記プロセッサ
の命令コードとすることを特徴とするリコンフィグラブ
ル・ネットワークコンピュータ。
【請求項６】請求項１，請求項２，請求項３または請求
項４において拡張ハードウェアをプログラマブルロジッ
クを用いて構成し、拡張コードを前記プログラマブルロ
ジックを再構成するためのコンフィギュレーション・デ
ータとすることを特徴とするリコンフィグラブル・ネッ
トワークコンピュータ。
【請求項７】請求項６において、複数個のクライアント
の拡張ハードウェアがプログラマブルロジックであり、
その構造がそれぞれ異なる場合に、拡張コードは、適当
なゲート数と入出力端子数の論理回路の機能をブール式
等で記述した基本モジュールとそれらの接続関係を表現
したコードであり、前記基本モジュールをそれぞれプロ
グラマブルロジックの基本プログラム単位に割り付ける
機能と、複数のプログラマブルロジックチップにまたが
る大きな拡張コードの場合は、基本モジュールを接続の
度合に応じて分割し、各プログラマブルロジックチップ
に配置配線し端子の機能を決定する機能と、プログラマ
ブルロジック内の基本プログラム単位への基本モジュー
ルの配置配線をする機能をサーバまたはクライアント上
に持つことを特徴とするリコンフィグラブル・ネットワ
ークコンピュータ。
【請求項８】請求項５または請求項６において、複数個
のクライアントの拡張ハードウェアがそれぞれ異なる構
造を持つ場合に、拡張コードは前記複数の構造の個々の
コードをすべて含み、ハードウェア構造に合わせたコー
ドを選択する機能を前記コード選択機能が持つことを特
徴とするリコンフィグラブル・ネットワークコンピュー
タ。
【請求項９】請求項１，請求項２，請求項３，請求項
４，請求項６、請求項７または請求項８において、メイ
ンプロセッサがプログラマブルロジックで構成されてお
り、プログラマブルロジックの利用されていない論理資
源を拡張ハードウェアとして利用することを特徴とする
リコンフィグラブル・ネットワークコンピュータ。
【請求項１０】請求項１，請求項２または請求項３にお
いて、クライアントのＯＳが、拡張ハードウェアを利用
する複数のアプリケーションを同時に実行できるよう
に、各アプリケーションが利用する拡張ハードウェアの
ハードウェア資源を管理し、必要のなくなったハードウ
ェア資源を別のアプリケーションプログラムのために再
利用し、各アプリケーションをメインプロセッサで実行
するか、拡張ハードウェアで実行するかを決定する拡張
ハードウェア管理機能と前記拡張ハードウェアに入り切
らないアプリケーションプログラムの拡張コードを時分
割で入れ替えるコード入れ替え機能を持つことを特徴と
するリコンフィグラブル・ネットワークコンピュータ。
【請求項１１】請求項１０において、クライアント上で
実行されるアプリケーションプログラム毎に適宜設定さ
れる実行プライオリティ値，前記アプリケーションプロ
グラムをすべてメインプロセッサで処理するために必要
とする正規化されたメインプロセッサの処理能力値，前
記アプリケーションプログラムを拡張ハードウェアで処
理する場合に必要な正規化されたメインプロセッサと拡
張ハードウェアの処理能力値，前記アプリケーションプ
ログラム毎に必要とする拡張ハードウェアの正規化され
たハードウェア資源使用量，前記クライアントのメイン
プロセッサの正規化された処理能力値，前記クライアン
トの拡張ハードウェアの正規化された処理能力値，前記
クライアントの拡張ハードウェアの正規化されたハード
ウェア資源量、および前記クライアントの拡張ハードウ
ェアのコードを入れ替えるために必要な正規化された処
理能力値を元に、前記クライアントの拡張ハードウェア
の持つハードウェア資源に入り切らない複数のアプリケ
ーションプログラムに対して、優先的に拡張ハードウェ
アを利用するアプリケーションプログラム，時分割で拡
張コードを入れ替えて使用するアプリケーションプログ
ラム，メインプロセッサ用コードで処理するアプリケー
ションプログラムを選択する拡張ハードウェア管理機能
を持つことを特徴とするリコンフィグラブル・ネットワ
ークコンピュータ。
【請求項１２】請求項１０において、複数のアプリケー
ションが同時に同じ拡張コードを拡張ハードウェアで利
用する場合に、前記拡張ハードウェアが、複数の内部状
態を同時に保持し、かつそれらを切り替える機能を持
ち、内部状態のみを時分割で切り替えて機能を共有する
ことを特徴とするリコンフィグラブル・ネットワークコ
ンピュータ。
【請求項１３】請求項１０において、拡張ハードウェア
が、複数の内部状態と複数の構成データを同時に保持
し、かつそれらを切り替える機能を持ち、内部状態と構
成データを時分割で切り替えて使用できることを特徴と
するリコンフィグラブル・ネットワークコンピュータ。
【請求項１４】請求項１３において、拡張ハードウェア
が、複数の内部状態と複数の構成データを同時に保持
し、かつそれらが外部から与えられる識別番号と、あら
かじめ構成データ，内部状態毎に割り当てられた識別番
号と一致する部分のみが選択される機能を持つことを特
徴とするリコンフィグラブル・ネットワークコンピュー
タ。