JPH11312148A - バリア同期方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のプロセッサを用いるジョブ実行中に行
われるバリア同期処理中に、システム内の全プロセッサ
の稼動率を向上するバリア同期処理を提供。 【解決手段】 ジョブの実行に使用する複数のプロセッ
サ1001〜1008の間のバリア同期処理の実行中に、予め指
定しておいた個数のプロセッサ(例えば1001〜1004)の全
てがバリア同期ポイントに到達した時点(図では7014)で
プロセッサ1001〜1004に割込みを発生させ制御をOSに移
す。同OSは、全てのプロセッサがバリア同期ポイントに
到達するまでの待ち時間(時刻T6〜T7の部分)において、
バリア同期処理を行ったジョブとは別のジョブの処理を
実行をし、残りのプロセッサ1005〜1008バリア同期ポイ
ントに到達した時点でプロセッサ1001〜1004に割込みを
発生させて、制御をOSに移し、最初のジョブの実行に切
り換えさせ、また、プロセッサ1005〜1008も最初の引き
続くジョブを実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バリア同期方法及
び装置に関し、特に、バリア同期処理中の待ち時間に同
期処理を行っているプログラムとは別の処理を行うのに
好適なバリア同期方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】並列計算機を用いたプログラミングモデ
ルとして、現在ＳＰＭＤ（Single Program Multiple Da
ta streams）が多く用いられている。このモデルでは、
同一のプログラムコードを実行する複数のプロセスを別
々のプロセッサ上に割り付け、各プロセスはそれぞれ異
なるデータに対して演算を行う。各々のプロセスは、割
り当てられたデータの演算が完了すると、その演算結果
データを他プロセスと交換し、再び演算を行う処理を繰
り返す。複数のプロセッサがメモリを共有するＳＭＰ
（Symmetric Multiple Processors）構成の並列計算機
では、各プロセッサ上のプロセスは、それぞれ他のプロ
セスのデータにアクセスできるため、演算結果をプロセ
ス間で交換するためのオーバヘッドは発生しない。しか
し、次の演算を開始するためには、他のプロセスの演算
が終了したことを確認するための同期処理が必要とな
る。このようなプロセッサ間の同期処理を高速に行う技
術として、バリア同期が知られている。

【０００３】この技術は、例えば富田眞司著「並列コン
ピュータ工学」昭晃堂（1996）の第178頁〜第179頁に記
載されている。同書によると、バリア同期ポイントに達
したプロセッサは、まずバリア同期処理に参加する他の
プロセッサに自らがバリア同期ポイントに到達したこと
を通知する。その後、他のプロセッサに関係なく続行可
能な処理を継続し、他のプロセッサのデータが必要にな
った時点で、他プロセッサがバリア同期ポイントに到達
するのを待つ。全てのプロセッサが同期ポイントに到達
すると、待ち状態のプロセッサは一斉に処理を再開す
る。このように、プログラムで定められた同期ポイント
に全てのプロセッサが到達しない限り、どのプロセッサ
も同期ポイントを超えて実行させないことで、プロセッ
サ間の同期を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では、同期範囲内のプロセッサが全てバリア同期ポ
イントに到達するまで待つ必要がある。プロセッサは待
ち状態になると計算を行うことができず、計算機システ
ム全体のプロセッサの稼働率が低下するという問題があ
る。この問題は、バリア同期ポイントへの到達が遅れた
プロセッサが１つでも存在する場合に顕著となる。本発
明の目的は、システム内の全プロセッサの稼働率の向上
するバリア同期方法及び装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、複数のプロセッサとバリア同期処理を行
うバリア同期機構を備える計算機システムにおけるバリ
ア同期方法であり、前記バリア同期機構にバリア同期中
断プロセッサ数を指定して設定し、バリア同期処理の実
行時に、前記設定されたバリア同期中断プロセッサ数と
同じ個数の前記プロセッサがバリア同期ポイントに達し
た時点で、前記バリア同期機構にバリア同期ポイントに
到達したプロセッサ全てに割り込みを発生させるように
している。

【０００６】また、前記割り込みを受けたバリア同期ポ
イントに到達したプロセッサに、該プロセッサ上のスレ
ット実行状態を記憶装置上に退避させた後、実行スレッ
トの切り替えを行わせ、前記割り込み発生時にバリア同
期ポイントに達していなかったプロセッサ全てがバリア
同期ポイントに達した時に、前記割り込みを受けたバリ
ア同期ポイントに到達したプロセッサ上に、２度目の割
り込みを発生させ、該２度目の割り込みを受けたプロセ
ッサに、前記の退避したスレットの実行状態を回復さ
せ、該退避した処理を引き続き開始させるようにしてい
る。

【０００７】また、複数のプロセッサとバリア同期処理
を行うバリア同期機構を備える計算機システムにおける
バリア同期方法であり、前記バリア同期機構にバリア同
期中断プロセッサ数と、割込み発生先のプロセッサを指
定して設定し、バリア同期処理の実行時に、前記設定さ
れたバリア同期中断プロセッサ数と同じ個数の前記プロ
セッサがバリア同期ポイントに達した時点で、前記設定
された割込み発生先のプロセッサに割り込みを発生さ
せ、該割込みを受けた割込み発生先のプロセッサはプロ
セッサ上の実行スレットの切り換えを行うと共に、前記
バリア同期ポイントに達したプロセッサに割込みを発生
させ、該割込みを受けたバリア同期ポイントに達したプ
ロセッサに該割込みを契機としてプロセッサ上の実行ス
レットの切り換えをさせるようにしている。

【０００８】また、複数のプロセッサとバリア同期処理
を行うバリア同期機構を備える計算機システムにおける
バリア同期方法であり、前記バリア同期機構にバリア同
期中断プロセッサ数と、割込み発生先のプロセッサを指
定して設定し、予め固定された個数（以下、第１の個
数）のプロセッサを用いるよう構成されたジョブを前記
計算機システムで実行するとき、該計算機システムのプ
ロセッサのうち該ジョブの実行に用いられるプロセッサ
の個数（以下、第２の個数）が前記第１の個数より少な
い場合に、前記バリア同期中断プロセッサ数として前記
第２の個数を設定しておき、前記ジョブの第２の個数分
のスレットの実行を第２の個数のプロセッサで実行さ
せ、前記設定されたバリア同期中断プロセッサ数と同じ
個数のプロセッサがバリア同期ポイントに達した時点
で、前記設定された割込み発生先のプロセッサに割り込
みを発生させ、該割込みを受けた割込み発生先のプロセ
ッサは、実行スレットを残りのスレットの１つに切り換
え実行し、さらに残りのスレットがある場合には他の前
記バリア同期ポイントに達したプロセッサに割込みを発
生させ、該割込みを受けた各プロセッサに実行スレット
を残りのスレットに切り換え実行させる第１の処理を実
行させ、該残りのスレットを実行するプロセッサがバリ
ア同期ポイントに達した時点で、前記設定された割込み
発生先のプロセッサに再び割り込みを発生させ、該割込
みを受けた割込み発生先のプロセッサは、引き続くスレ
ットの１つを実行し、さらに（第２の個数−１）のプロ
セッサに割込みを発生させ、該割込みを受けた各プロセ
ッサに引き続くスレットをそれぞれ実行させ、第２の個
数のプロセッサがバリア同期ポイントに達した時点で、
前記設定された割込み発生先のプロセッサに割り込みを
発生させ、該割込みを受けた割込み発生先のプロセッサ
は、実行スレットを残りの引き続くスレットの１つに切
り換え実行し、さらに残りの引き続くスレットがある場
合には他の前記バリア同期ポイントに達したプロセッサ
に割込みを発生させ、該割込みを受けた各プロセッサに
実行スレットを残りの引き続くスレットに切り換え実行
させる第２の処理を実行させ、該第２の処理を繰り返し
実行させることによりジョブの実行をさせるようにして
いる。

【０００９】また、複数のプロセッサを備える計算機シ
ステムにおけるバリア同期機構において、該バリア同期
機構は、バリア同期中断プロセッサ数指定機構と、バリ
ア同期処理の実行時に、同バリア同期中断プロセッサ数
指定機構に予め指定した個数のプロセッサがバリア同期
ポイントに達した時点で、バリア同期ポイントに達した
プロセッサ全てに割り込みを発生させる機構を有するよ
うにしている。

【００１０】また、前記バリア同期機構は、前記割り込
みが発生した後、上記の割込み発生時にバリア同期ポイ
ントに達していなかったプロセッサ全てがバリア同期ポ
イントに達した時点で、上記の割り込みが発生したプロ
セッサ上に、再び割り込みを発生させる機構を有するよ
うにしている。

【００１１】また、複数のプロセッサを備える計算機シ
ステムにおけるバリア同期機構において、該バリア同期
機構は、バリア同期中断プロセッサ数指定機構と、バリ
ア同期処理の実行時に、同バリア同期中断プロセッサ数
指定機構に予め指定した個数のプロセッサがバリア同期
ポイントに達したというイベント発生時に、該イベント
の発生を通知する割込みを発生させるプロセッサを指定
する割り込み発生先指定機構と、前記イベントの発生時
に、前記割り込み発生先指定機構に設定されたプロセッ
サに割り込みを発生させる機構と、前記イベント発生時
に、いずれのプロセッサがバリア同期ポイントに到達し
たかを示す情報を保持する同期ポイント到達プロセッサ
情報保持機構を有するようにしている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１０を用いて、本
発明の一実施形態によるバリア同期処理方法及び装置に
ついて説明する。

【００１３】最初に図１を用いて、本発明の一実施形態
による計算機システムの構成について説明する。図１
は、本発明の一実施形態による計算機システムの全体構
成図である。プロセッサ群1000は、例えば、8台のプロ
セッサ1001〜1008によて構成されている。ここでは、プ
ロセッサ1001〜1008の台数は、8台としているが、これ
に限られるものではない。プロセッサ1001〜1008は、そ
れぞれ、共有記憶装置2000に接続され、データの授受を
行う。ユーザジョブの実行コードは外部記憶装置3000に
保存され、実行時には、共有記憶装置2000上に配置され
て実行される。バリア同期機構4000は、プロセッサ1001
〜1008に接続され、プロセッサ1001〜1008間のバリア同
期処理を行うものである。

【００１４】バリア同期機構4000は、バリア同期範囲指
定機構4100を備えている。計算機システム内のプロセッ
サ1000の内、バリア同期範囲指定機構4100によって、バ
リア同期の範囲内と指定されたプロセッサのみがバリア
同期機構4000を用いたプロセッサ間バリア同期処理に参
加することができる。バリア同期範囲指定機構4100の詳
細については、図２を用いて後述する。バリア同期機構
4000は、バリア同期中断プロセッサ数指定機構4200を備
えている。バリア同期処理に先立って、バリア同期中断
プロセッサ数指定機構4200に、予めプロセッサ数を指定
することによって、バリア同期処理の実行中に、同指定
した数と同数のプロセッサがバリア同期ポイントに到達
した時点で同プロセッサ全ての上に割り込みを発生させ
ることができる。バリア同期中断プロセッサ数指定機構
4200の詳細については、図３を用いて後述する。

【００１５】各プロセッサ1001〜1008は、バリア同期機
構4000に対して、バリア同期到達通知信号線SRLとバリ
ア同期完了通知信号線SCLによって接続される。バリア
同期処理に際しては、バリア同期処理に達したプロセッ
サ1000は、バリア同期到達通知命令を実行することによ
って、同期到達通知信号線SRLに信号を出力し、バリア
同期完了待ち命令を実行して、同期完了通知信号線SCL
からバリア同期処理完了を通知する信号が来るのを待
つ。バリア同期機構4000は、バリア同期範囲指定機構41
00によって、同期の範囲内と指定された全てのプロセッ
サが、バリア同期到達信号線SRLに対して信号を出した
時点でバリア同期処理が完了したとして、バリア同期範
囲内のプロセッサのバリア同期完了信号線SCLに対して
信号を出してバリア同期処理の完了を通知する。バリア
同期完了信号を受けたプロセッサは、バリア同期待ち状
態が解除され、バリア同期処理に引き続く処理の実行に
移る。プロセッサ間割り込み制御機構5000は、プロセッ
サ1001〜1008に接続されており、プロセッサ間割り込み
処理の制御を行う。

【００１６】次に図２を用いて、本発明の一実施形態に
よる計算機システムに用いるバリア同期範囲指定機構41
00の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形
態によるバリア同期範囲指定機構の構成図である。図１
において説明したように、計算機システムが8台のプロ
セッサによって構成される場合においては、バリア同期
範囲指定機構4100は、8ビットのバリア同期範囲指定レ
ジスタ4110を備えている。例えば、図１に示したプロセ
ッサ1001〜1008は、図２に示したバリア同期範囲指定レ
ジスタ4110の第1ビット〜第8ビットに対応し、図２のご
とくバリア同期範囲指定レジスタ4110を設定することに
よって、同レジスタの対応したビットに1が設定されて
いるプロセッサ1001、プロセッサ1005〜1008をバリア同
期処理の範囲内と設定することができる。ここでは、バ
リア同期範囲に含まれるプロセッサの数を5台とした
が、これに限られるわけではない。一般に、n台のプロ
セッサから成る計算機システムでは、バリア同期処理に
参加するプロセッサは、バリア同期範囲指定機構が備え
るnビットレジスタ(バリア同期範囲指定レジスタ)によ
って指定される。このレジスタの第kビットがプロセッ
サkに対応するものとし、このビットに1が設定されてい
れば、対応するプロセッサは、バリア同期処理に参加す
る。

【００１７】次に図３を用いて、本発明の一実施形態に
よる計算機システムに用いるバリア同期中断プロセッサ
数指定機構4200について説明する。図３は、本発明の一
実施形態によるバリア同期中断プロセッサ数指定機構の
構成図である。バリア同期中断プロセッサ数指定機構
は、ソフトウェアによって値を書き込むことが可能なレ
ジスタ(バリア同期中断プロセッサ数指定レジスタ4210)
を備える。同レジスタに値を書き込んだ後に、図１にお
いて説明したプロセッサ間バリア同期機構4000を用い
て、バリア同期処理を行うと、図２において説明したバ
リア同期範囲指定機構4100でバリア同期範囲内と指定さ
れたプロセッサの内、バリア同期中断プロセッサ数指定
機構4200内に設けたバリア同期中断プロセッサ数指定レ
ジスタ4210に設定した数と同数のプロセッサがバリア同
期ポイントに到達した時点で、バリア同期機構4000がバ
リア同期ポイントに到達したプロセッサ全てに対して、
バリア同期範囲指定機構の4100に指定されたバリア同期
範囲内のプロセッサの内のバリア同期中断プロセッサ数
指定機構4200に設定した個数のプロセッサがバリア同期
ポイントに到達したことを通知する割り込みを発生させ
る。割り込みが発生しなかったプロセッサは、処理を続
行し、最終的に、バリア同期範囲指定機構4100に指定さ
れたバリア同期範囲内の全プロセッサがバリア同期ポイ
ントに到達する。この時点で、バリア同期機構4000は、
上記割り込みを発生したバリア同期中断プロセッサ数指
定機構4200に設定した個数のプロセッサ上に再度割り込
みを発生させる。同割り込みは、バリア同期範囲指定機
構4100に指定した全プロセッサがバリア同期ポイントに
到達したことを通知する。

【００１８】例えば、図１に示した構成の計算機システ
ムにおいて、バリア同期範囲指定機構4100が、図２のご
とく設定されていた場合、即ち、プロセッサ1001、プロ
セッサ1005〜1008がバリア同期範囲内に設定されていた
場合に、例えば、図３に示したバリア同期中断プロセッ
サ数指定機構4200内のバリア同期中断プロセッサ数指定
レジスタ4210に値3を設定しておくことによって、上記
の5つのプロセッサの内、時間的に最初の3つのプロセッ
サがバリア同期ポイントに到達した時点で、バリア同期
機構4000は同3つのプロセッサ上に、バリア同期範囲内
のプロセッサの内、最初の3つのプロセッサがバリア同
期ポイントに到達したことを通知する割り込みを発生さ
せる。割り込みを発生しなかった残りの2つのプロセッ
サがバリア同期ポイントに到達した時点で、バリア同期
機構4000は、上記3プロセッサに再度割り込みを発生さ
せ、バリア同期範囲内の全プロセッサがバリア同期ポイ
ントに到達したことを通知する。

【００１９】次に図４を用いて共有記憶装置2000中に用
意されているデータについて説明する。図４は、本発明
の一実施形態による共有記憶装置中に用意されるデータ
の説明図である。共有記憶装置2000には、ジョブ実行コ
ード2100、すなわち2101、2102、……が各ジョブに対応
して配置される。各プロセッサは、1つのジョブの実行
コードの内、自らに割り当てられた部分である実行単位
（以下、スレットと云う）を実行する。例えば、ジョブ
1の実行時には、ジョブ1の実行コード2101を8単位に分
割し、図１に示した8つのプロセッサ1001〜1008が1単位
ずつ並列に処理する。また、OS実行コード2300は、ユー
ザジョブのコードとは別に配置される。計算機システム
内のプロセッサ1001〜1008それぞれに対応して、各プロ
セッサごとに専用のプロセッサ状態退避領域2400、すな
わち2401〜2408が配置される。同領域にプロセッサ上の
ジョブの実行状態を退避して、処理を中断することが可
能であり、同領域に退避されたジョブ実行状態をプロセ
ッサ上に回復することで中断されたジョブの実行を再開
することができる。

【００２０】以上では、共有記憶装置を用いた計算機シ
ステムにおける一実施形態を示したが、これに限られる
ものではない。本発明の方法は、分散記憶装置を用いた
計算機システムにおいても適用可能である。その場合、
図４において説明した、OS実行コード2300、及び、ジョ
ブ実行コード2101、2102……は、各プロセッサに付随す
る記憶装置上に分散して配置される。また、ジョブ状態
退避領域2401〜2408は、各プロセッサに付随する記憶装
置上に1つずつ分散して配置される。

【００２１】本実施形態において重要なことは、バリア
同期処理の実行中に、予め指定された個数のプロセッサ
がバリア同期ポイントに到達した時点で、同プロセッサ
上に割り込みを発生させることと、上記の割り込みを発
生しなかったプロセッサが、処理を続行して、全プロセ
ッサがバリア同期ポイントに到達した時点で、上記割り
込みを発生したプロセッサ上に再度割り込みを発生させ
ることである。

【００２２】これまでの説明は、バリア同期中断プロセ
ッサ数指定機構4200に指定された個数のプロセッサがバ
リア同期ポイントに達した時点で、バリア同期ポイント
に到達した全プロセッサに割り込みを発生させたが、予
め指定した特定のプロセッサのみに割り込みを発生させ
てもよい。この目的を達成するために、図１に示した計
算機システムの内、バリア同期機構4000を、図５に示す
ごときバリア同期機構6000によって置き換える。バリア
同期範囲指定機構6100は、図２において説明したバリア
同期範囲指定機構4100と同等のものである。バリア同期
中断プロセッサ数指定機構6200は、図３において説明し
たバリア同期中断プロセッサ数指定機構4200と同等のも
のである。割り込み先指定機構6300は、バリア同期処理
中に、バリア同期中断プロセッサ数指定機構6200に指定
した個数のプロセッサがバリア同期ポイントに到達した
時点で割り込みを発生させるプロセッサを1つ指定する
ものである。割り込み先指定機構6300の詳細について
は、図６を用いて説明する。同期ポイント到達プロセッ
サ情報保持機構6400は、バリア同期処理中に、バリア同
期中断プロセッサ数指定機構6200に指定した個数のプロ
セッサがバリア同期ポイントに到達した時点で、いずれ
のプロセッサがバリア同期ポイントに到達したかを示す
情報を保持する。同期ポイント到達プロセッサ情報保持
機構6400の詳細については、図７を用いて説明する。

【００２３】次に図６を用いて、本発明の一実施形態に
よる計算機システムに用いる割り込み先指定機構6300の
構成について説明する。図６は、本発明の一実施形態に
よる割り込み先指定機構6300の構成図である。割り込み
先指定機構6300は、ソフトウェアによって値を書き込み
ことが可能なレジスタ(割り込み先指定レジスタ6310)を
備える。同レジスタに値を書き込んだ後に、図５におい
て説明したバリア同期機構6000を用いて、バリア同期処
理を行うと、図５において説明したバリア同期範囲指定
機構6100でバリア同期範囲内と指定されたプロセッサの
内、バリア同期中断プロセッサ数指定機構6200内に設定
した数と同数のプロセッサがバリア同期ポイントに到達
した時点で、割り込み先指定機構6300内の割り込み先指
定レジスタ6310に設定されたプロセッサ上に、バリア同
期範囲指定機構6100に指定されたバリア同期範囲内のプ
ロセッサの内のバリア同期中断プロセッサ数指定機構62
00に設定した個数のプロセッサがバリア同期ポイントに
到達したことを通知する割り込みを発生させる。ここで
は、割り込み先指定機構6300内の割り込み先指定レジス
タ6310の本数は1としたが、これに限るものではない。
複数の割り込み先指定レジスタ6310を備えて、複数のプ
ロセッサに割り込みを発生させるように構成してもよ
い。上記の割り込みが発生した時点で、バリア同期ポイ
ントに到達していなかったプロセッサは処理を続行し、
最終的に、バリア同期範囲指定機構6200に指定されたバ
リア同期範囲内の全プロセッサがバリア同期ポイントに
到達する。この時点で、割り込み発生先指定機構6300に
設定されたプロセッサ上に、再度割り込みを発生させ
る。同割り込みは、バリア同期範囲指定機構6100に指定
した全プロセッサがバリア同期ポイントに到達したこと
を通知する。

【００２４】次に図７を用いて、本発明の一実施形態に
よる計算機システムに用いる同期ポイント到達プロセッ
サ情報保持機構6400の構成について説明する。図７は、
本発明の一実施形態による同期ポイント到達プロセッサ
情報保持機構6400の構成図である。図１において説明し
たように、計算機システムが8台のプロセッサによって
構成される場合においては、同期ポイント到達プロセッ
サ情報保持機構6400は、8ビットの同期ポイント到達プ
ロセッサ情報保持レジスタ6410を備えている。例えば、
図１に示したプロセッサ1001〜1008は、図７に示した同
期ポイント到達プロセッサ情報保持レジスタ6410の第1
ビット〜第8ビットに対応する。図６において説明した
ように、バリア同期範囲指定機構6100でバリア同期範囲
内と指定されたプロセッサの内、バリア同期中断プロセ
ッサ数指定機構6200内に設定した数と同数のプロセッサ
がバリア同期ポイントに到達した時点で、割り込み先指
定機構6300内の割り込み先指定レジスタ6310に設定され
たプロセッサ上に、バリア同期範囲指定機構6100に指定
されたバリア同期範囲内のプロセッサの内のバリア同期
中断プロセッサ数指定機構6200に設定した個数のプロセ
ッサがバリア同期ポイントに到達したことを通知する割
り込みを発生させるが、この割り込みが発生した時点
で、同期ポイント到達プロセッサ情報保持機構6400に
は、いずれのプロセッサがバリア同期ポイントに到達し
たかを示す情報がハードウェアによって設定される。即
ち、計算機システム内の第k番めのプロセッサがバリア
同期ポイントに到達していれば、同期ポイント到達プロ
セッサ情報保持レジスタ6410の第kビットに1が設定され
る。従って、上記の割り込みを契機として起動されたOS
実行コードは、同期ポイント到達プロセッサ情報保持レ
ジスタ6410の内容を参照することによっていずれのプロ
セッサがバリア同期ポイントに到達しているかの情報を
獲得することが可能である。一般に、n台のプロセッサ
から成る計算機システムでは、いずれのプロセッサがバ
リア同期ポイントに到達しているかの情報は、同期ポイ
ント到達プロセッサ情報保持機構6400が備えるnビット
レジスタ(同期ポイント到達プロセッサ情報保持レジス
タ6410)によって指定される。このレジスタはの第kビッ
トがプロセッサkに対応するものとし、このビットに1が
設定されていれば、対応するプロセッサは、バリア同期
ポイントに到達していると判定することができる。

【００２５】次に図８を用いて、本実施形態による、バ
リア同期処理方法について説明する。図８は、本発明の
一実施形態におけるバリア同期処理方法の概略説明図で
ある。図８においては、図１において説明した計算機シ
ステムが備える複数のプロセッサを用いてジョブを実行
する中で行われるバリア同期処理の実行を説明してい
る。ここでは、時間は、図中の上から下に流れていると
して表している。図８では、図４において説明した、共
有記憶装置2000上に配置された2つのジョブ、即ち、ジ
ョブ1(2101)とジョブ2(22102)の処理を行っている。こ
こで、ジョブ1(2101)は8台のプロセッサ1001〜1008を用
いるジョブ、ジョブ2(2102)は、4台のプロセッサ1001〜
1004を用いるジョブであることを仮定している。また、
ジョブの実行に先立って、図１において説明したバリア
同期処理中断プロセッサ数指定機構4200に値4が設定さ
れているとする。更に、プロセッサ1001〜1008がバリア
同期範囲内であるようにバリア同期範囲指定機構4100を
設定する。

【００２６】図８において、ジョブ1は、時刻TSにおい
て、プロセッサ1001〜1008上で処理を開始する。これら
プロセッサ上では、各プロセッサに割り当てられた処理
7001〜7008の実行を開始する。プロセッサ1001〜1004
が、それぞれ、時刻T1、T2、T3、T4においてバリア同期
ポイントに到達したとする(7011〜7014)。ジョブ1の実
行に先立って、バリア同期中断プロセッサ数指定機構42
00に値4が設定されているため、上記の4つのプロセッサ
がバリア同期ポイントに到達した時刻T4において、プロ
セッサ1001〜1004上に、バリア同期中断プロセッサ数指
定機構4200に指定した数のプロセッサがバリア同期ポイ
ントに到達したことを通知する割り込みをハードウェア
が発生させる。同割り込みを契機として、時刻T5におい
て、プロセッサ1001〜1004上に図４において説明したOS
実行コード2300が起動される。同OS実行コード2300は、
プロセッサ1001〜1004上のジョブ1の実行状態をそれぞ
れ、図４にて説明したプロセッサ状態退避領域2401〜24
04に退避する。引き続いて、時刻T6において、共有記憶
装置2000上に配置されたジョブ2(2102)の実行をプロセ
ッサ1001〜1004上にて開始する(7301〜7304)。一方、プ
ロセッサ1005〜1008上で実行されているジョブ1の処理7
005〜7008が、時刻T7に全てバリア同期ポイントに到達
したとする。この時点で、ジョブ1のバリア同期処理が
完了したことになり、同完了を通知する割り込み(7401
〜7404)がそれぞれ、プロセッサ1001〜1004上にハード
ウェアによって発生する。同割り込みを契機として、プ
ロセッサ1001〜1004上では、OS実行コード2300が起動さ
れる。同実行コード2300は、プロセッサ1001〜1004上の
実行ジョブをジョブ2(2102)からジョブ1(2101)に切り替
える。即ち、時刻T8において起動されたOS実行コード23
00が、時刻T5において退避したジョブ1の実行状態を、
プロセッサ状態退避領域2401〜2404から、それぞれ、プ
ロセッサ1001〜1004上に回復し、代わりに、ジョブ2の
プロセッサ1001〜1004上の実行状態をプロセッサ状態退
避エリア2401〜2404に退避する。時刻T9において、プロ
セッサ1001〜1004は、ジョブ1の処理7601〜7604を再開
する。時刻TEにおいて、ジョブ1は、終了する。時刻T8
において起動されたOS実行コード7500によって退避・中
断されたジョブ2の処理は、ジョブ1の処理終了に引き続
いて、再開することができる。同再開のための処理は、
時刻T8において起動されたOS実行コード7501〜7504が行
ったジョブ1の処理の再開と同様である。

【００２７】以上のようにして、本実施形態において
は、1つのジョブのバリア同期処理中に遊休するプロセ
ッサを他のジョブに割り当てることができるため、計算
機システム内の全プロセッサの稼動率を高めることがで
きる。即ち、図８に示す例においては、ジョブ1のバリ
ア同期処理中の時刻T6〜T7の間において、プロセッサ10
01〜1004をジョブ2に割り当てて実行している。ここ
で、従来の方式においては、例えば、時刻TSからTEの間
においては、ジョブ1だけしか実行できないものであ
る。その結果、プロセッサ1001〜1004が稼動できる時間
は、時刻T9〜TEに加えて、それぞれ、TS〜T1、TS〜T2、
TS〜T3、TS〜T4の間に限られ、残りの時間(T1〜T7、T2
〜T7、T3〜T7、T4〜T7)は、プロセッサ1001〜1004は、
稼動していない遊休状態をなっているものである。それ
に対して、本実施形態の方式においては、プロセッサ10
01〜1004が遊休している状態となっている時間を短くす
ることができるため(遊休状態はT1〜T4、T2〜T4、T3〜T
4の部分のみ)、計算機システム内の全プロセッサの稼動
率を高めることができる。

【００２８】次に図９を用いて、図８において説明した
バリア処理中のジョブの切り替え時の処理の詳細につい
て説明する。図９の処理は、図８において説明したプロ
セッサ1001〜1004の時刻T4〜T9の部分の処理に相当する
ものである。ステップS8001において、バリア同期中断
プロセッサ数指定機構4200に指定された個数のプロセッ
サがバリア同期ポイントに到達すると、同バリアポイン
トに到達したプロセッサ上には、割り込みが発生する。
同割り込みを契機として、同プロセッサ上には、OS実行
コードが起動される(ステップS8002)。同OS実行コード
は、ステップS8003において、ステップS8001にて割込ま
れたジョブ1の状態をプロセッサ状態退避領域2400に退
避する。引き続いて、ステップS8004において、ジョブ2
にプロセッサの割り当てを切り替えて、ステップS8005
においてジョブ2の処理を開始する。ステップS8001にお
いて割り込みを発生しなかったプロセッサ全て(ジョブ1
の一部を実行)がバリア同期ポイントに到達すると、ス
テップS8006において、ステップS8001において割込みを
発生したプロセッサ上に再度割込みを発生させる。同割
り込みの発生を契機として、ステップS8007においてOS
実行コードを起動する。同OS実行コードは、ステップS8
008、S8009において、上記ステップS8003においてプロ
セッサ状態退避領域2400に退避したジョブ1の状態を回
復し、代わりにジョブ2の実行状態を退避する。最後に
ステップS8010においてジョブ1の処理を再開する。

【００２９】次に図１０を用いて、使用するプロセッサ
の個数が予め固定されたジョブを、同個数よりも少数の
プロセッサを備える計算機システムにおいて実行する場
合における、プロセッサ間バリア同期処理方式について
説明する。図１０は、本発明の一実施形態によるバリア
同期方法の概略説明図である。ここでは、時間は、図中
の上から下に流れているとして表している。図１０(Ａ)
に示す例は、ジョブの実行に使用するプロセッサ数が予
め10台と静的に固定されているジョブを10台のプロセッ
サを備える計算機システムにおいて実行した例である。
同ジョブは、10台のプロセッサを備える計算機システム
においては、時刻TASにおいて、10単位の処理(9001〜90
10)を10台のプロセッサで並列に開始するように構成さ
れている。また、時刻TA1において、10台のプロセッサ
間でバリア同期処理を行い、同バリア同期処理の終了
後、引き続く10単位の処理(9101〜9110)を10台のプロセ
ッサで行い、時刻TAEでジョブ全体の処理を終了するよ
うに構成されている。

【００３０】図１０(Ｂ)に示す例は、図１０(Ａ)に示し
たジョブ(使用するジョブが予め10台に固定されている)
を図１において説明した8台のプロセッサを備える計算
機システムにおいて実行する概略説明図である。ここ
で、計算機システムは、図５において説明した、プロセ
ッサ間バリア同期機構を備えるものとする。使用するプ
ロセッサが10台に固定されているジョブを8台のプロセ
ッサを備える計算機システムにおいて実行する例を用い
るが、ジョブに予め固定されているプロセッサ数、及
び、実際に使用する計算機システムが備えるプロセッサ
数は、これに限定するものではない。図１０(Ｂ)におい
ては、図５において説明した、割り込み先指定機構6300
にプロセッサ1001を指定していると仮定している。ま
た、ジョブの実行開始時には、図５において説明したバ
リア同期範囲指定機構6100によって、プロセッサ1001〜
1008をバリア同期処理の範囲に設定する。また、バリア
同期処理中断プロセッサ数指定機構6200には、値8を設
定する。

【００３１】図１０(Ａ)に示したジョブの開始時刻TAS
〜時刻TA1の部分の10プロセッサ上での処理は、図１０
(Ｂ)においては、8台のプロセッサ(1001〜1008)によっ
て実行される。この際に、時刻TBS〜TB1の部分で、図１
０(Ａ)に示した8つのスレットの処理(9001〜9008)を実
行する。これらの処理の終了時には、図１０(Ａ)の時刻
TA1で行ったプロセッサ間バリア同期処理に相当する実
行コードが実行される。このバリア同期処理に全8プロ
セッサ(1001〜1008)が到達すると、時刻TB1において、
割り込み先指定機構6300に指定されたプロセッサ1001上
には、全8プロセッサがバリア同期ポイントに到達した
ことを通知する割り込みがハードウェアによって発生す
る。同割り込みを契機として、時刻TB2において、プロ
セッサ1001上には、OS実行コードが起動される。同OS実
行コードは、まず、時刻TB3において、プロセッサ1002
上に割り込みを発生させる。プロセッサ1002上では、同
割り込みを契機として、時刻TB4においてOS実行コード
が起動される。同OS実行コードが時刻TB5において、プ
ロセッサ1002上で9010のスレットの処理を開始させる。
但し、プロセッサ1002上でスレットの処理9010を起動す
るためには、プロセッサ間割り込み制御機構5000を用い
る。一方、時刻TB3において、OS実行コードは、プロセ
ッサ1001上において、スレットの処理9009の実行を開始
する。但し、時刻TB3、時刻TB5におけるスレットの処理
9009、9010の実行開始に先立って、バリア同期処理中断
プロセッサ数指定機構6200に値2を設定し、バリア同期
範囲内の2つのプロセッサがバリア同期ポイントに到達
した時点でプロセッサ1001に割り込みを発生させるよう
に設定する。

【００３２】時刻TB6においてプロセッサ1001とプロセ
ッサ1002上のスレットの処理9009、9010がバリア同期ポ
イント到達すると、時刻TB6において、プロセッサ1001
には、同到達を通知する割り込みが発生する。同割り込
みを契機として、時刻TB7においてプロセッサ1001上で
は、OS実行コードが起動される。同OS実行コードは、時
刻TB8において、プロセッサ間割り込み制御機構を用い
て、計算機システム内のプロセッサ1002〜1008上に割り
込みを発生させる。プロセッサ1002〜1008では、時刻TB
9において、上記割り込みを契機としてOS実行コードが
起動される。更に、上記プロセッサ1002〜1008上では、
時刻TB10において、スレットの処理9102〜9108の実行を
開始する。これと並行して、プロセッサ1001上では、ス
レットの処理9101の実行を開始する。以降、時刻TB10〜
TBEの部分の処理は、上で説明した時刻TBS〜TB4の間の
処理と同等である。但し、時刻TBEにおいて、ジョブの
実行は終了する。

【００３３】以上で説明したように、本実施形態による
バリア同期処理方法及び装置を用いれば、予め使用する
プロセッサ数が決定されているジョブを、同プロセッサ
数よりも少数のプロセッサを備えた計算機システムにお
いて実行することが可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、バリア同期処理中に遊
休するプロセッサに処理を割り当てることが可能とな
り、システム内の全プロセッサの稼動率を向上すること
ができる。また、予め使用するプロセッサ数が決定され
ているジョブを、同プロセッサ数よりも少数のプロセッ
サを備えた計算機システムにおいて実行することが可能
でようなバリア同期処理を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のよる計算機システムの全
体構成図である。

【図２】本発明の一実施形態のよるバリア同期範囲指定
機構の構成図である。

【図３】本発明の一実施形態のよるバリア同期中断プロ
セッサ数指定機構の構成図である。

【図４】本発明の一実施形態のよる共有記憶装置の構成
図である。

【図５】本発明の一実施形態のよるバリア同期機構の構
成図である。

【図６】本発明の一実施形態のよる割り込み先指定機構
の構成図である。

【図７】本発明の一実施形態のよる同期ポイント到達プ
ロセッサ情報保持機構の構成図である。

【図８】本発明の一実施形態のよるバリア同期処理の概
略説明図である。

【図９】本発明の一実施形態のよるバリア同期処理にお
けるプロセッサ上の処理のフローチャートである。

【図１０】本発明の一実施形態のよるバリア同期処理の
概略説明図である。

【符号の説明】

1001、1001〜1008 プロセッサ 2000 共有記憶装置 3000 外部記憶装置 4000 バリア同期機構 4100 バリア同期範囲指定機構 4200 バリア同期中断プロセッサ数指定機構 4110 バリア同期範囲指定レジスタ 5000 プロセッサ間割り込み制御機構 SRL バリア同期到達通知信号線 SCL バリア同期完了通知信号線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊▲崎▼ 裕之 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町5030番地 株 式会社日立製作所ソフトウェア開発本部内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のプロセッサとバリア同期処理を行
   うバリア同期機構を備える計算機システムにおけるバリ
   ア同期方法であって、 前記バリア同期機構にバリア同期中断プロセッサ数を指
   定して設定し、 バリア同期処理の実行時に、前記設定されたバリア同期
   中断プロセッサ数と同じ個数の前記プロセッサがバリア
   同期ポイントに達した時点で、前記バリア同期機構にバ
   リア同期ポイントに到達したプロセッサ全てに割り込み
   を発生させることを特徴とするバリア同期方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のバリア同期方法におい
   て、 前記割り込みを受けたバリア同期ポイントに到達したプ
   ロセッサに、該プロセッサ上のスレット実行状態を記憶
   装置上に退避させた後、実行スレットの切り替えを行わ
   せ、 前記割り込み発生時にバリア同期ポイントに達していな
   かったプロセッサ全てがバリア同期ポイントに達した時
   に、前記割り込みを受けたバリア同期ポイントに到達し
   たプロセッサ上に、２度目の割り込みを発生させ、 該２度目の割り込みを受けたプロセッサに、前記の退避
   したスレットの実行状態を回復させ、該退避した処理を
   引き続き開始させることを特徴とするバリア同期方法。
3. 【請求項３】 複数のプロセッサとバリア同期処理を行
   うバリア同期機構を備える計算機システムにおけるバリ
   ア同期方法であって、 前記バリア同期機構にバリア同期中断プロセッサ数と、
   割込み発生先のプロセッサを指定して設定し、 バリア同期処理の実行時に、前記設定されたバリア同期
   中断プロセッサ数と同じ個数の前記プロセッサがバリア
   同期ポイントに達した時点で、前記設定された割込み発
   生先のプロセッサに割り込みを発生させ、 該割込みを受けた割込み発生先のプロセッサはプロセッ
   サ上の実行スレットの切り換えを行うと共に、前記バリ
   ア同期ポイントに達したプロセッサに割込みを発生さ
   せ、該割込みを受けたバリア同期ポイントに達したプロ
   セッサに該割込みを契機としてプロセッサ上の実行スレ
   ットの切り換えをさせることを特徴とするバリア同期方
   法。
4. 【請求項４】 複数のプロセッサとバリア同期処理を行
   うバリア同期機構を備える計算機システムにおけるバリ
   ア同期方法であって、 前記バリア同期機構にバリア同期中断プロセッサ数と、
   割込み発生先のプロセッサを指定して設定し、 予め固定された個数（以下、第１の個数）のプロセッサ
   を用いるよう構成されたジョブを前記計算機システムで
   実行するとき、該計算機システムのプロセッサのうち該
   ジョブの実行に用いられるプロセッサの個数（以下、第
   ２の個数）が前記第１の個数より少ない場合に、前記バ
   リア同期中断プロセッサ数として前記第２の個数を設定
   しておき、 前記ジョブの第２の個数分のスレットの実行を第２の個
   数のプロセッサで実行させ、前記設定されたバリア同期
   中断プロセッサ数と同じ個数のプロセッサがバリア同期
   ポイントに達した時点で、前記設定された割込み発生先
   のプロセッサに割り込みを発生させ、該割込みを受けた
   割込み発生先のプロセッサは、実行スレットを残りのス
   レットの１つに切り換え実行し、さらに残りのスレット
   がある場合には他の前記バリア同期ポイントに達したプ
   ロセッサに割込みを発生させ、該割込みを受けた各プロ
   セッサに実行スレットを残りのスレットに切り換え実行
   させる第１の処理を実行させ、 該残りのスレットを実行するプロセッサがバリア同期ポ
   イントに達した時点で、前記設定された割込み発生先の
   プロセッサに再び割り込みを発生させ、該割込みを受け
   た割込み発生先のプロセッサは、引き続くスレットの１
   つを実行し、さらに（第２の個数−１）のプロセッサに
   割込みを発生させ、該割込みを受けた各プロセッサに引
   き続くスレットをそれぞれ実行させ、第２の個数のプロ
   セッサがバリア同期ポイントに達した時点で、前記設定
   された割込み発生先のプロセッサに割り込みを発生さ
   せ、該割込みを受けた割込み発生先のプロセッサは、実
   行スレットを残りの引き続くスレットの１つに切り換え
   実行し、さらに残りの引き続くスレットがある場合には
   他の前記バリア同期ポイントに達したプロセッサに割込
   みを発生させ、該割込みを受けた各プロセッサに実行ス
   レットを残りの引き続くスレットに切り換え実行させる
   第２の処理を実行させ、 該第２の処理を繰り返し実行させることによりジョブの
   実行をさせることを特徴とするバリア同期方法。
5. 【請求項５】 複数のプロセッサを備える計算機システ
   ムにおけるバリア同期機構において、 該バリア同期機構は、バリア同期中断プロセッサ数指定
   機構と、 バリア同期処理の実行時に、同バリア同期中断プロセッ
   サ数指定機構に予め指定した個数のプロセッサがバリア
   同期ポイントに達した時点で、バリア同期ポイントに達
   したプロセッサ全てに割り込みを発生させる機構を有す
   ることを特徴とするバリア同期装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載のバリア同期装置におい
   て、 前記バリア同期機構は、前記割り込みが発生した後、上
   記の割込み発生時にバリア同期ポイントに達していなか
   ったプロセッサ全てがバリア同期ポイントに達した時点
   で、上記の割り込みが発生したプロセッサ上に、再び割
   り込みを発生させる機構を有することを特徴とするバリ
   ア同期装置。
7. 【請求項７】 複数のプロセッサを備える計算機システ
   ムにおけるバリア同期機構において、 該バリア同期機構は、バリア同期中断プロセッサ数指定
   機構と、 バリア同期処理の実行時に、同バリア同期中断プロセッ
   サ数指定機構に予め指定した個数のプロセッサがバリア
   同期ポイントに達したというイベント発生時に、該イベ
   ントの発生を通知する割込みを発生させるプロセッサを
   指定する割り込み発生先指定機構と、 前記イベントの発生時に、前記割り込み発生先指定機構
   に設定されたプロセッサに割り込みを発生させる機構
   と、 前記イベント発生時に、いずれのプロセッサがバリア同
   期ポイントに到達したかを示す情報を保持する同期ポイ
   ント到達プロセッサ情報保持機構を有することを特徴と
   するバリア同期装置。