JPS6243218B2 - - Google Patents

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JPS6243218B2
JPS6243218B2 JP2282781A JP2282781A JPS6243218B2 JP S6243218 B2 JPS6243218 B2 JP S6243218B2 JP 2282781 A JP2282781 A JP 2282781A JP 2282781 A JP2282781 A JP 2282781A JP S6243218 B2 JPS6243218 B2 JP S6243218B2
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JP
Japan
Prior art keywords
basic cell
data
input
bus
data register
Prior art date
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Expired
Application number
JP2282781A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS57137939A (en
Inventor
Hiroto Yasura
Tadashi Takagi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyoto University NUC
Original Assignee
Kyoto University NUC
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Filing date
Publication date
Application filed by Kyoto University NUC filed Critical Kyoto University NUC
Priority to JP2282781A priority Critical patent/JPS57137939A/ja
Publication of JPS57137939A publication Critical patent/JPS57137939A/ja
Publication of JPS6243218B2 publication Critical patent/JPS6243218B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/22Arrangements for sorting or merging computer data on continuous record carriers, e.g. tape, drum, disc
    • G06F7/24Sorting, i.e. extracting data from one or more carriers, rearranging the data in numerical or other ordered sequence, and rerecording the sorted data on the original carrier or on a different carrier or set of carriers sorting methods in general

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、計算機中でのデータの順序付け、す
なわちソーテイング操作を高速に行なうための回
路に関する。
データをその大小関係に基づいて順序付けし並
べ換える操作であるソーテイングは、計算機にお
いて基本的な操作であるが、従来は主にソフトウ
エアによつて行なわれており、その効率の改善が
望まれていた。
近年、集積回路技術の進歩に伴つて、大規模な
論理回路が構成できるようになり、ハードウエア
によるソーテイング回路の提案がいくつか行なわ
れているが、このような従来の手段では、いずれ
も複数のプロセツサが同時にソーテイングの対象
となるデータにアクセスすることを前提としてお
り、したがつて記憶装置から1つずつデータを読
み出す構造になつている従来の計算機の構成を根
本的に変えなければならなかつたり、記憶装置と
ソーテイング回路との通信量が大きくなつたりす
る等の欠点があつた。
本発明は、これらの問題点を解決しようとする
もので、複数のデータを順次入力しながら、しか
も順次並列的に比較・計数を行なうことにより、
従来の計算機に容易に適用できるとともに、記憶
装置とソーテイング回路との間の通信量を必要最
小限にし、逐次的に記憶装置から取り出されるデ
ータをパイプライン的に処理できるようにした並
列計数ソーテイング回路を提供することを目的と
する。
このため、本発明の並列計数ソーテイング回路
は、複数(m)個のデータの大小関係についてソ
ーテイングを行なうべく、バスデータレジスタお
よびシフトデータレジスタと、これら2つのレジ
スタの内容を比較し大小関係を判定する比較器
と、その比較結果に基づく計数を行なうためのカ
ウンタとを持つ基本セルが複数(n≧m)個設け
られて、これらの基本セルが第1番目の基本セ
ル、第2番目の基本セルのごとく第n番目の基本
セルまで順に並べられることによつて基本セルの
配列が構成され、さらに入力バスおよび出力バス
が設けられて、上記配列中の各基本セルのバスデ
ータレジスタが上記入力バスに接続されるととも
に、各基本セルのカウンタの出力側が上記出力バ
スに接続され、さらに第1番目の基本セルのシフ
トデータレジスタの入力側が上記入力バスに接続
されるとともに各基本セルのシフトデータレジス
タの出力側がその基本セルに続く次の基本セルの
シフトデータレジスタの入力側へ接続され、最初
に入力されたデータを上記配列中の第1番目の基
本セルにおけるバスデータレジスタに、第2番目
に入力されたデータを同配列中の第2番目の基本
セルにおけるバスデータレジスタにというように
逐次的に入力されるデータを上記入力バスを通し
て順次各基本セルのバスデータレジスタに記憶さ
せ、それと同時に入力されたデータを第1番目の
基本セルにおけるシフトデータレジスタに入れ、
新しいデータが入力されるごとに上記配列中の各
基本セルにおけるシフトデータレジスタの内容を
その基本セルに続く次の基本セルにおけるシフト
データレジスタへ移動させ、各基本セルにおいて
その比較器による比較結果に基づいて計数を行な
うことにより、基本セルのバスデータレジスタに
記憶されているデータの入力された全データ中に
おける順位をカウンタ上に作り、最後に入力され
たデータが各基本セルのシフトデータレジスタを
通過した後にその基本セルにおけるカウンタの内
容を上記出力バスを通して出力することにより、
入力されたデータ全体の中における各データの順
位を入力終了後直ちに逐次的に出力することを可
能ならしめるべく構成されたことを特徴としてい
る。
以下、図面による本発明の一実施例としての並
列係数ソーテイング回路について説明すると、第
1図はその全体構成図、第2図はその基本セルの
構成図、第3図a〜gはいずれもその作用を説明
するための説明図、第4,5図は本回路を集積化
した例を示すもので、第4図はその基本セルのレ
イアウトを示す模式図、第5図はそのチツプのレ
イアウトを示す模式図である。
第1図に示すように、本回路は複数(n)個の
基本セルを縦続接続し、さらに入力バス1および
出力バス2によつて各セルを結合して構成する。
そして、この回路への入力は、ソーテイングの
キーにあたるデータ列x1,x2,x3,…,xnと開
始信号sおよび終了信号fである。
ここに、データ列の長さmは、回路中の基本セ
ル数nを越えないものとする。
ところで、データ列は各時刻ごとにx1から順に
1つずつ連続的に入力される。すなわち、時刻t1
にデータx1が入力されるものとする。
一方、開始信号sはデータ列の入力が開始され
る時刻t1に印加され、他方終了信号fは最後のデ
ータxnが入力される次の時刻tn+1に加えられ
る。
またこの回路は、データ列x1,x2,x3,…,x
nの入力が全て終了した次の時刻tn+1から順次出
力列c1,c2,c3,…,cnを各時刻ごとに1つず
つ連続的に出力する。
ここで各出力c1は、入力データx1が入力データ
列x1,x2,x3,…,xnの中で何番目に大きいか
を示している。
すなわち、例えば、入力データとして、3,
11,8,9,4という自然数のデータ列が与えら
れたとすると、出力列は5,1,3,2,4とな
る。
なお、計算機は簡単な付加回路またはプログラ
ムによつて、この出力列c1,c2,c3,…,cn
基に記憶装置上での並び換えを容易に行なうこと
ができる。
このように、ソーテイングのキーを入力し、各
キーの順位を出力することにより、記憶装置とソ
ーテイング回路との通信量を必要最小限にするこ
とができる。
各基本セルは、第2図に示すように、バスデー
タレジスタ3、シフトデータレジスタ4、比較器
5、カウンタ6および制御信号回路7で構成され
ている。
バスデータレジスタ3は、制御信号回路7から
の信号gにしたがつて入力バス1上のデータを取
り込み記憶するためのレジスタである。
またシフトデータレジスタ4は、各時刻ごと
に、第1図において左隣の基本セルのシフトデー
タレジスタ4の内容を取り込むためのレジスタで
ある。すなわち、基本セルの配列の上で、シフト
データレジスタ4の内容が各時刻ごとに右へ1基
本セルずつシフトされる。
比較器5は、各時刻ごとに、バスデータレジス
タ3の内容と、シフトデータレジスタ4の内容と
を比較し、シフトデータレジスタ4の内容の方が
大きいときにのみ1、その他の場合は0を出力す
るものである。
カウンタ6は、各時刻ごとに、比較器5の出力
を現在の計数値に加えてゆき、制御信号回路7か
らの信号pで計数値を出力バス2へ出力できるよ
うになつている。
ここで、時刻t1で第j番目の基本セルにある開
始信号sまたは終了信号fは、時刻ti+1に第j
+1番目の基本セルj+1へ移動する。
制御信号回路7は、開始信号sがその基本セル
に存在する時刻に、そのセルのバスデータレジス
タ3へ入力取り込みの信号gを送るとともに、信
号rによつてカウンタ6の内容を初期値1にセツ
トする。また、終了信号fがそのセルに存在する
時刻には、制御信号回路7は信号pをカウンタ6
で送り、カウンタ6内の計数値を出力バス2へ出
力させる。
次に、第3図にしたがつてこの回路の動作を詳
しく説明する。第3図a〜gは、n個の基本セル
からなる並列計数ソーテイング回路に、基本セル
数と同数の入力データ列x1,x2,x3,…,xo
加えられたときの動作を、各時刻のバスデータレ
ジスタ3、シフトデータレジスタ4およびカウン
タ6の内容によつて表わしたものである。
まず時刻t1において、入力データとしてx1が入
力されるとともに、開始信号sが加えられる。
データx1は、第3図aに示すごとく、第1番目
の基本セルにおけるバスデータレジスタ3および
シフトデータレジスタ4へ取り込まれ、その比較
の結果が第1番目の基本セルのカウンタ6に計数
される。
また、時刻t2では、第3図bに示すごとく、デ
ータx2が入力され、開始信号sが第2番目の基本
セルへ移動しているので、データx2は第2番目の
基本セルのバスデータレジスタ3へ取り込まれ
る。これと同時に第2番目の基本セルにおけるシ
フトデータレジスタ4にはデータx1が入り、第1
番目の基本セルにおけるシフトデータレジスタ4
にはデータx2が入つて、これら2つのセルで並列
的に比較と計数とが行なわれる。
さらに、時刻t3では、第3図cに示すごとく、
データx3が入力され、シフトデータレジスタ4の
内容と開始信号sとが次の基本セルへ、すなわち
右へ1基本セルずつシフトされ、入力バス1上の
データx3は第3番目の基本セルにおけるバスデー
タレジスタ3へ取り込まれる。
以下同様にして、nより大きくないiに対し
て、時刻tiでは、データxiが入力されるととも
に、シフトデータレジスタ4の内容と開始信号s
とが右へ1基本セルずつシフトされ、第i番目の
基本セルにおけるバスデータレジスタ3へデータ
x1が取り込まれる。したがつて各時刻において、
各基本セルで順次並列的に比較が行なわれ、その
結果が並列的に計数される。
そして時刻toで、第3図dに示すごとく、最
後のデータxoが入力され、時刻to+1で、第3図
eに示すごとく、終了信号fが入力されて、計数
値の出力が始まる。
さらに終了信号fは、nより大きくない自然数
iについて、時刻to+iにおいて第i番目の基本
セルに存在し、第i番目の基本セルの計数値ci
を順次出力バス2上へ出力する。このようにして
出力される計数値ciはデータxiが入力データ列
x1,x2,x3,…,xoの中で何番目に大きいかを
示している。
なお、上述の説明からもわかるように、計数値
iを出力しているときも、第i+1番目目の基
本セル、第i+2番目の基本セル、…、第n番目
の基本セルにおいては比較と計数とが順次並列的
に行なわれている。
そして時刻t2oで、第3図gに示すごとく、最
後の出力coが出力され、本並列計数ソーテイン
グ回路は動作を終了する。
また、時刻to+2からは次の入力データ列y1
y2,y3,…,yoのソーテイングを開始すること
もでき、このようにすれば回路の処理効率を高め
ることができる。
なお、本回路をnMOS技術を用いて集積化する
場合について、簡単に説明する。ここで各レジス
タ3,4の長さを32ビツト、カウンタ6の長さを
16ビツトとする。
まず各基本セルは第4図に示すような構成とす
る。
そして比較器5およびカウンタ6の組合わせ回
路部分には、PLAを用いる。この場合PLAは三
角形構造にして面積を減らす。
また1つの基本セルの大きさはおよそ720λ×
750λとする。
ここでλは設計の基本単位である。
なお、制御信号回路7の部分には、多少余裕が
あるので、基本セルの大きさを変えることなく、
機能を追加して各種の応用ができるようにするこ
とが可能である。
さらに入力バス1の幅は約200λ、出力バス2
の幅は約100λにする。
次に、この基本セルを第5図に示すように配置
してチツプを構成する。今、現在の技術を適用
し、λ=2μmとすると、およそ1cm角のチツプ
に20個のセルを集積できる。
そして同じチツプをいくつか結合して、1つの
ソーテイング回路を構成できるように、チツプに
は、結合用のピンを用意する。ここでピン数は、
レジスタ長を32ビツト、カウンタ長を16ビツトと
して、120ピンになる。
このようにチツプをいくつか結合して、ソーテ
イング回路を構成する。
なお、結合するチツプの数は、システムの要求
に合わせて決定すればよい。
ただし、カウンタ長が16ビツトであるから、基
本セルの数が216=65536個を越えない範囲でチツ
プを結合する。
またソーテイング回路は、10MHzくらいのクロ
ツク周波数で動作可能であるため、これにより例
えば6万個のキーを12ms程度で処理できる。
なお、第5図中、符号8は入力バス用パツド、
9は出力バス用パツド、10はシフトデータおよ
び制御信号の入力用パツド、11はシフトデータ
および制御信号の出力用パツドを示している。
ところで、前述の実施例において、入力データ
として、例えば複数の人の各年令に相当する数を
使用すれば、入力された年令が全キー中で何番目
に小さいかを示す順位の列が出力されるので、出
力バス2に接続された記憶装置で、出力されてく
る順位に基づいて人名を並べ換えれば、複数の人
を年令順に並べることができる。
もちろん、その他各種のソーテイング処理を行
なえることはいうまでもない。
なお、順位付けとしては、小さい順に順位を付
けることも、大きい順に順位を付けることも自由
である。
以上詳述したように、本発明の並列計数ソーテ
イング回路によれば、複数のデータを順次入力し
ながら、しかも順次並列的に比較・計数を行なう
ことにより、入力されたデータ数の約2倍の単位
時間で、高速にしかも通信量を少なくしてソーテ
イングを行なえる利点がある。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例としての並列計数ソーテ
イング回路を示すもので、第1図はその全体構成
図、第2図はその基本セルの構成図、第3図a〜
gはいずれもその作用を説明するための説明図、
第4,5図は本回路を集積化した例を示すもの
で、第4図はその基本セルのレイアウトを示す模
式図、第5図はそのチツプのレイアウトを示す模
式図である。 1……入力バス、2……出力バス、3……バス
データレジスタ、4……シフトデータレジスタ、
5……比較器、6……カウンタ、7……制御信号
回路、8……入力バス用パツド、9……出力バス
用パツド、10……シフトデータおよび制御信号
の入力用パツド、11……シフトデータおよび制
御信号の出力用パツド。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 複数(m)個のデータの大小関係についてソ
    ーテイングを行なうべく、バスデータレジスタお
    よびシフトデータレジスタと、これら2つのレジ
    スタの内容を比較し大小関係を判定する比較器
    と、その比較結果に基づく計数を行なうためのカ
    ウンタとを持つ基本セルが複数(n≧m)個設け
    られ、これらの基本セルが第1番目の基本セル、
    第2番目の基本セルのごとく第n番目の基本セル
    まで順に並べられることによつて基本セルの配列
    が構成され、さらに入力バスおよび出力バスが設
    けられて、上記配列中の各基本セルのバスデータ
    レジスタが上記入力バスに接続されるとともに、
    各基本セルのカウンタの出力側が上記出力バスに
    接続され、さらに第1番目の基本セルのシフトデ
    ータレジスタの入力側が上記入力バスに接続され
    るとともに各基本セルのシフトデータレジスタの
    出力側がその基本セルに続く次の基本セルのシフ
    トデータレジスタの入力側へ接続され、最初に入
    力されたデータを上記配列中の第1番目の基本セ
    ルにおけるバスデータレジスタに、第2番目に入
    力されたデータを同配列中の第2番目の基本セル
    におけるバスデータレジスタにというように逐次
    的に入力されるデータを上記入力バスを通して順
    次各基本セルのバスデータレジスタに記憶させ、
    それと同時に入力されたデータを第1番目の基本
    セルにおけるシフトデータレジスタに入れ、新し
    いデータが入力されるごとに上記配列中の各基本
    セルにおけるシフトデータレジスタの内容をその
    基本セルに続く次の基本セルにおけるシフトデー
    タレジスタへ移動させ、各基本セルにおいてその
    比較器による比較結果に基づいて計数を行なうこ
    とにより、基本セルのバスデータレジスタに記憶
    されているデータの入力された全データ中におけ
    る順位をカウンタ上に作り、最後に入力されたデ
    ータが各基本セルのシフトデータレジスタを通過
    した後にその基本セルにおけるカウンタの内容を
    上記出力バスを通して出力することにより、入力
    されたデータ全体の中における各データの順位を
    入力終了後直ちに逐次的に出力することを可能な
    らしめるべく構成されたことを特徴とする、並列
    計数ソーテイング回路。
JP2282781A 1981-02-18 1981-02-18 Parallel counting and sorting method and its circuit Granted JPS57137939A (en)

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JP2282781A JPS57137939A (en) 1981-02-18 1981-02-18 Parallel counting and sorting method and its circuit

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JPS57137939A JPS57137939A (en) 1982-08-25
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61117663A (ja) * 1984-10-26 1986-06-05 Fujitsu Ltd ソ−ト演算回路
JPH0792763B2 (ja) * 1988-11-16 1995-10-09 日本電気株式会社 障害処理方式
CN109460210B (zh) * 2018-10-22 2020-11-03 重庆中科云从科技有限公司 排序系统及数据处理方法

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JPS57137939A (en) 1982-08-25

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