JP4333749B2 - 演算システム，演算装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、複数の演算部と、各演算部それぞれからアクセス可能な記憶部と、からなり、複数の演算部それぞれにより所定処理を実行させるための演算システムに関する。

従来、所定の演算処理を実行する演算システムは、各手順を単一の演算部により管理，実施することにより、演算処理の実行を行っていた。
しかし、近年では、演算処理を高速に行うことを目的として、複数の演算部により協調して演算処理を実行するように演算システムを構成することが行われている。

このような演算システムにおいては、各演算部が同一の記憶部にアクセスしながら演算処理を実行することとなるため、複数の演算部が同時に記憶部への書き込みを行ってしまうと、演算部間でのデータのやりとりが正常に行えなくなってしまう恐れがある。

この問題を解決するための技術としては、例えば、ある演算器（ＣＰＵ）が記憶部（共有メモリ）にアクセスした際、他の演算器による記憶部へのアクセスを待機させることにより、演算部間でのデータのやりとりが正常に行えなくなることを防止する、といったものが提案されている（特許文献１参照）。
特開平０５−３２４５７７号公報

ところで、演算システムが単一の演算部により演算処理を実行する構成であれば、演算処理における各手順を所定の順番で実施しなければならない場合であっても、その演算部により各手順を統一的に管理，実施できるため、その順番が問題となることはない。

それに対し、上述したように複数の演算部により協調して演算処理を実行するように構成した場合には、各演算部間により各手順を統一的に管理することが困難であるため、各手順を所定の順番で実施できなくなってしまうことがある。

例えば、各演算部それぞれの処理能力に差がある場合や、各演算部により実施させる手順の処理負荷が異なっている場合には、ある演算部による手順の実施が終了する前に、その後に実施すべき手順が他の演算部により先に実施されてしまうことも考えられ、これにより各手順を所定の順番で実施できなくなってしまう。このような場合には、演算処理により適切な結果が得られなくなってしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の演算部により協調して演算処理を実行する演算システムにおいて、演算処理の各手順を確実に所定の順番で実施できるようにするための技術を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１に記載の演算システムは、複数の演算部と、該演算部それぞれからアクセス可能な記憶部と、からなり、前記複数の演算部それぞれにより所定の演算処理を実行させるためのシステムである。

この構成における前記複数の演算部のうち、いずれか特定の演算部は、少なくとも前記演算処理における各手順のうちの次に実施すべき手順を特定可能な特定情報を、最初に実施すべき手順を特定可能な特定情報を初期状態として前記記憶部に記憶させる初期記憶手段を備えている。

また、前記演算部それぞれは、前記記憶部に記憶されている特定情報を読み出す情報読出手段と、前記演算処理における各手順，および，該手順を実施すべき前記演算部の対応関係を示し、前記演算処理における最初の手順を実施すべき前記演算部として前記特定の演算部が対応づけられたデータである対応情報に基づいて、前記情報読出手段により読み出された特定情報で特定される手順が、当該演算部が実施すべき手順であるか否かを特定する手順特定手段と、該手順特定手段により当該演算部が実施すべき手順であると判定された場合に、該手順を実施する手順実施手段と、該手順実施手段により該当手順が実施された以後、前記記憶部に記憶されている前記特定情報を、その該当手順の次の手順を特定可能な情報に更新する情報更新手段と、前記情報読出手段により読み出された特定情報および前記対応情報に基づいて、前記演算処理において実施すべき手順が残っているか否かを判定する終了判定手段と、を備えている。
そして、該終了判定手段により実施すべき手順が残っていないと判定されるまでの間、前記情報読出手段による読み出し，前記手順特定手段による特定，前記手順実施手段による手順の実行，および，前記情報更新手段による情報の更新を繰り返し行うと共に、前記手順特定手段により当該演算部が実施すべき手順ではないと判定された場合に、当該演算部が実施すべき手順であると判定されるまでの間、前記情報読出手段による読み出し，前記手順特定手段による特定を繰り返し行う、ように構成されている。

このように構成された演算システムによれば、各演算部は、記憶部に記憶された特定情報で特定される手順が演算部自身の行うべき手順である場合にのみその手順を実施し、その後、その次の手順が特定されるように特定情報を更新する、といったことを演算処理において実施すべき全ての手順が実施される，つまり上記演算処理が終了するまで繰り返し行う。

このように、各演算部は、特定情報で特定される手順が演算部自身の実施すべき手順となるまでその手順を実施することはないため、その後に実施すべき手順が先に実施されてしまうことはない。

そのため、演算処理における各手順を所定の順番で実施しなければならない場合においては、その順番を対応情報にて規定しておけば、演算処理の各手順を確実に所定の順番で実施できるようにすることができる。これにより、演算処理により適切な結果が得られなくなってしまうといったことを防止することができる。

この構成において、演算部の終了判定手段は、情報読出手段により特定情報が読み出された以降であれば、実施すべき手順が残っているか否かを、どのようなタイミングで判定するように構成してもよい。

例えば、終了判定手段による判定は、手順特定手段により当該演算部が実施すべき手順であると判定された場合であれば、手順実施手段により該当手順が実施されたときに行い、手順特定手段により当該演算部が実施すべき手順でないと判定された場合であれば、そのように判定されたときに行う、ようにすることが考えられる。

この場合、終了判定手段は、請求項２に記載のように、前記手順特定手段により当該演算部が実施すべき手順であると判定された場合であれば、その手順が前記手順実施手段により実施された後に、その実施に先立って前記情報読出手段により読み出された特定情報で特定される手順が、前記演算処理における最後の手順であることをもって、実施すべき手順が残っていないと判定するのに対し、前記手順特定手段により当該演算部が実施すべき手順でないと判定された場合であれば、その判定に先立って前記情報読出手段により読み出された特定情報で特定される手順が、前記演算処理における最後の手順であることをもって、実施すべき手順が残っていないと判定する、ように構成するとよい。

このように構成すれば、演算部は、特定情報で特定される手順が演算処理における最後の手順である場合、特定情報で特定される手順が自身の実施すべき手順であれば、その手順を実施した後に、実施すべき手順が残っていないと判定することができるのに対し、自身の実施すべき手順でなければ、その判定を行った時点で直ちに実施すべき手順が残っていないと判定することができる。

また、演算処理における最後の手順を全ての前記演算部に実施させるべく、前記対応情報が、前記演算処理における最後の手順を実施すべき前記演算部として全ての前記演算部が対応づけられた情報とされている場合であれば、手順特定手段による判定結果に拘わらず、手順実施手段により該当手順が実施された後に行う、ようにすることが考えられる。

この場合、終了判定手段は、請求項３に記載のように、前記手順実施手段により該当手順が実施された以後、該手順が前記演算処理における最後の手順である場合に、実施すべき手順が残っていないと判定する、といった構成にするとよい。

このように構成すれば、各演算部は、演算処理における各手順を実施する毎に、当該演算部の実施すべき手順が残っているか否かの判定を行い、最後の手順を実施したことをもって、実施すべき手順が残っていないと判定することができる。

また、上述した記憶部に記憶されている特定情報は、最初に実施すべき手順が特定可能な情報を初期状態として記憶部に記憶されるものであるが、例えば、演算システムが起動する毎に初期状態の特定情報が記憶部に記憶されることで、この初期値となる特定情報をあらかじめ記憶部に記憶させておくこととすればよい。

また、いずれか特定の演算部により特定情報を記憶させるように構成してもよく、このためには、例えば、前記演算処理における最初の手順を前記複数の演算部のうちのいずれか特定の演算部に実施させるために、対応情報を、前記演算処理における最初の手順を実施すべき前記演算部として前記特定の演算部が対応づけられたデータとしておくと共に、特定の演算部に、前記記憶部に対して、初期値として最初に実施すべき手順を特定可能な特定情報を記憶させる初期記憶手段を備える、といった構成とするとよい。

このように構成であれば、演算処理における最初の手順が特定の演算部により実施させるべく対応情報を規定しておくだけで、記憶部にあらかじめ初期値としての特定情報を記憶させておかなくても、特定の演算部により記憶される特定情報を基準として、演算処理における各手順を順番に実施させることができる。

また、請求項４に記載の演算装置は、請求項１から３のいずれかに記載の演算部が備える全ての手段を備えている。
この演算装置であれば、請求項１から３のいずれかに記載の演算システムの一部を構成することができる。

ま他、請求項５に記載のプログラムは、請求項１から３のいずれかに記載の演算部が備える全ての手段として機能させるための各種処理手順を、コンピュータシステムに実行させるためのプログラムである。

このようなプログラムにより制御されるコンピュータシステムは、請求項１から３のいずれかに記載の演算システムの一部を構成することができる。
なお、上述したプログラムは、コンピュータシステムによる処理に適した命令の順番付けられた列からなるものであって、各種記録媒体や通信回線を介して演算システム，演算装置や、これを利用するユーザに提供されるものである。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（１）全体構成
演算システム１は、図１に示すように、複数（本実施形態では、２つ）の演算部１０と、これら演算部１０それぞれからアクセス可能な記憶部２０と、からなり、それら演算部１０それぞれにより協調して所定の演算処理を実行することができるように構成されたものである。

各演算部１０は、記憶部２０における記憶領域の一部である手順領域２２に記憶されたプログラム３０に従って、後述する手順実施処理および演算処理を実行する。
この手順実施処理では、記憶部２０における記憶領域の一部である対応領域２４に記憶された対応情報４０，および，同記憶領域の一部である特定領域２６に記憶される特定情報５０に基づいて、同記憶領域の一部である実行領域２８に対して、特定の演算処理における手順毎のデータの展開（本実施形態では、記憶領域の部分的な初期化）が順次行われる。

これら記憶部２０における記憶領域のうち、対応領域２４に記憶された対応情報４０は、図２に示すように、上記演算処理における各手順と、その手順を実施すべき演算部１０に割り当てられた識別情報と、が対応づけられた状態で登録されたデータテーブルである。なお、本実施形態において、対応情報４０に登録された識別情報のうち、上記演算処理における最後の手順に対応する識別情報は、複数の演算部１０全てが対応づけられた状態で登録されている（図２の「全」参照）。つまり、この演算処理においては、最後の手順が全ての演算部１０それぞれにより実施されることとなる。

なお、上記演算処理における最後の手順は、演算処理としての処理結果に影響が及ばない手順として用意されたものである。そのため、同時または時間差をもって同じ最後の手順が実施されてしまったとしても、演算処理としての処理結果に影響はない。

また、特定領域２６に記憶される特定情報５０は、上記演算処理のうちの次に実施すべき手順を特定可能な情報であり、後述する手順実施処理によって、特定の演算部１０に初期値である手順「１」が記憶された後、各演算部１０により順次更新される。
（２）演算部１０による処理
以下に、演算部１０それぞれが演算システム１の起動後に実行する手順実施処理の処理手順を説明する。

この手順実施処理は、複数の演算部１０のうち特定の演算部１０（演算部Ａ）により実行されるものと、それ以外の演算部（演算部Ｂ）により実行されるものとで一部処理内容が相違しているため、前者を「特定手順実施処理」，後者を「通常手順実施処理」として別々に説明する。
（２−１）特定手順実施処理
まず、特定の演算部１０により実行される特定手順実施処理の処理手順を図３に基づいて説明する。

この特定手順実施処理が起動されると、演算部１０は、まず、記憶部２０における特定領域２６に、初期状態の特定情報５０を記憶させる（ｓ１１０）。ここでは、初期値として「手順１」を特定可能な特定情報５０を生成したうえで、これを初期状態の特定情報５０として特定領域２６に記憶させる。

次に、記憶部２０における特定領域２６から特定情報５０を読み出す（ｓ１２０）。
次に、ｓ１２０にて読み出された特定情報５０で特定される手順が、演算部１０自身の実施すべき手順であるか否かを、記憶部２０における対応領域２４に記憶された対応情報４０に基づいて判定する（ｓ１３０）。ここでは、対応情報４０に登録された識別情報のうち、特定情報５０で特定される手順に対応づけて登録されている識別情報が、演算部１０自身に割り当てられた識別情報または「全」であれば、その手順が、演算部１０自身の実施すべき手順であると判定される。

本実施形態においては、ｓ１２０にて読み出された特定情報５０で特定される手順が「１」，「３」，「２５５」である場合に、それら手順が、演算部１０自身の実施すべき手順であると判定されることになる（図２における「識別情報Ａ」の手順参照）。

このｓ１３０により、該当する手順が演算部１０自身の実施すべき手順ではないと判定した場合（ｓ１３０：ＮＯ）、そのままプロセスをｓ１２０へ戻す。
一方、上記ｓ１３０により、該当する手順が演算部１０自身の実施すべき手順であると判定した場合（ｓ１３０：ＹＥＳ）、上記演算処理における各手順のうち、ｓ１２０にて読み出された特定情報５０で特定される手順を実施する（ｓ１４０）。本実施形態においては、手順「１」が特定され、記憶部２０における実行領域２８のうち、該当手順に対応する部分が初期化されることとなる（図５参照）。

こうして、ｓ１４０により該当手順を実施した後、実施すべき手順が残っているか否かをチェックする（ｓ１５０）。ここでは、記憶部２０における対応領域２４に記憶された対応情報４０に基づき、ここに登録された手順の中に、ｓ１２０にて読み出された特定情報５０で特定される手順（つまり、ｓ１４０にて実施された手順）の次の手順が存在していれば、実施すべき手順が残っていると判定する。

このｓ１５０で、実施すべき手順が残っていると判定した場合（ｓ１５０：ＹＥＳ）、記憶部２０の特定領域２６に記憶されている特定情報５０を、ｓ１２０にて読み出された特定情報５０で特定される手順の次の手順を特定可能な情報に更新した後（ｓ１６０）、プロセスをｓ１２０へ戻す。

本実施形態においては、上記演算処理のうち、少なくとも最後の手順が全ての演算部１０の実施すべき手順として対応情報に規定されているため、こうして、プロセスがｓ１２０に戻った以降は、自身を含むいずれかの演算部１０により最後の手順が実施される，つまり上記演算処理の実行が終了するまでｓ１２０〜ｓ１６０が繰り返されることとなる。

そして、上記演算処理における最後の手順が実施されるまでｓ１２０〜ｓ１６０が繰り返された後は、上記ｓ１５０にて実施すべき手順が残っていないと判定することになり（ｓ１５０：ＮＯ）、こうして、本特定手順実施処理を終了させる。
（２−２）通常手順実施処理
続いて、特定の演算部１０以外の演算部１０により実行される通常手順実施処理を図４に基づいて説明する。

この通常手順実施処理が起動されると、演算部１０は、まず、一定時間が経過するまで待機する（ｓ２１０：ＮＯ）。この通常手順実施処理は上記特定手順実施処理と同時に起動される。従って、この一定時間は、少なくとも、特定の演算部１０が特定手順実施処理において、記憶部２０における特定領域２６に特定情報５０を記憶させる（図３のｓ１１０）までに要する時間以上の時間である。

そして、一定時間が経過した後（ｓ２１０：ＹＥＳ）は、特定手順実施処理におけるｓ１２０〜ｓ１７０と同様の処理であるｓ２２０〜ｓ２７０を行った後、本通常手順実施処理を終了させる。
（３）作用，効果
このように構成された演算システム１によれば、各演算部１０は、記憶部２０に記憶された特定情報５０で特定される手順が演算部１０自身の行うべき手順である場合にのみその手順を実施し（図３，図４のｓ１３０→ｓ１４０，ｓ２３０→ｓ２４０）、その後、その次の手順が特定されるように特定情報５０を更新する（同図ｓ１６０，ｓ２６０）、といったことを演算処理において実施すべき全ての手順が実施されるまで繰り返される（同図ｓ１２０〜ｓ１６０，ｓ２２０〜ｓ２６０）。

このように、各演算部１０は、特定情報５０で特定される手順が演算部１０自身の実施すべき手順となるまで、その手順を実施することはないため（同図ｓ１３０，ｓ２３０で「ＮＯ」）、その後に実施すべき手順が先に実施されてしまうことはない。

そして、上記実施形態では、演算処理における各手順を所定の順番で実施すべく、その順番が対応情報４０にて規定されているため、演算処理の各手順を確実に所定の順番で実施できるようにすることができる。これにより、演算処理により適切な結果が得られなくなってしまうといったことを防止することができる。

また、上記構成において、各演算部１０は、演算処理における各手順を実施する毎に（図３，図４のｓ１４０，ｓ２４０）、実施すべき手順が残っているか否かの判定を行い（同図ｓ１５０，ｓ２５０）、最後の手順を実施したことをもって、実施すべき手順が残っていないと判定することができる（同図ｓ１５０，ｓ２５０で「ＹＥＳ」）。

また、上記構成では、特定の演算部１０が、特定手順実施処理の起動直後に、初期状態の特定情報５０を記憶部２０の特定領域２６に記憶させるように構成されている（図３のｓ１１０）。そのため、演算処理における最初の手順が特定の演算部１０により実施させるべく対応情報４０を規定しておくだけで（図２参照）、記憶部２０にあらかじめ初期状態の特定情報５０を記憶させておかなくても、特定の演算部１０により記憶される特定情報５０を基準として、演算処理における各手順を順番に実施させることができる。
（４）変形例
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、演算システム１として２つの演算部１０を有する構成を例示したが、３つ以上の演算部１０を有する構成とできることはいうまでもない。
また、上記実施形態では、上記実施形態における手順実施処理では、演算処理における各手順の中に実施すべき手順が残っているか否かの判定を、図３，図４のｓ１４０，ｓ２４０による手順の実施後に行うように構成されている。しかし、この実施すべき手順が残っているか否かの判定については、同図ｓ１２０，ｓ２２０にて特定情報５０が読み出された以降であれば、どのようなタイミングで判定するように構成してもよい。

例えば、その判定は、同図ｓ１３０，ｓ２３０にて演算部１０自身が実施すべき手順であると判定された場合のみ、上記と同様に、同図ｓ１４０，ｓ２４０による手順の実施後に行い、演算部１０自身が実施すべき手順ではないと判定された場合には、そのように判定されたときに行うようにすることが考えられる。

このためには、図６に示すように、ｓ１３０にて演算部１０自身が実施すべき手順ではないと判定された場合に（ｓ１３０：ＮＯ）、ｓ１５０と同様、実施すべき手順が残っているか否かをチェックし（ｓ１７０）、残っていると判定されれば（ｓ１７０：ＹＥＳ）、プロセスをｓ１２０へと戻す一方、実施すべき手順が残っていなければ（ｓ１７０：ＮＯ）、特定手順実施処理を終了させる、ように構成すればよい。

なお、ここでは、特定の演算部１０による処理について示したが、その他の演算部１０による処理として適用することができることはいうまでもなく、そのように適用するためには、ｓ１２０〜ｓ１７０それぞれをｓ２２０〜ｓ２７０と読み替えるものとする。

このように構成すれば、演算部１０は、特定情報５０で特定される手順が演算処理における最後の手順である場合、特定情報５０で特定される手順が自身の実施すべき手順であれば、その手順を実施した後で、実施すべき手順が残っていないと判定することができる（図５のｓ１５０）のに対し、自身の実施すべき手順でなければ、その判定を行った時点で直ちに実施すべき手順が残っていないと判定することができる（同図ｓ１７０「ＮＯ」）。

さらに、この構成であれば、上記演算処理における最後の手順を、全ての演算部１０により実施することとしなくても、演算処理における全ての手順が実施されたことをもって、手順実施処理を終了させることができる。

また、上記実施形態においては、特定の演算部１０が、特定手順実施処理の起動直後に、初期状態の特定情報５０を記憶部２０の特定領域２６に記憶させるように構成されている（図３のｓ１１０）。しかし、この特定情報５０は、演算システム１が起動する毎に初期状態の特定情報５０のものが記憶されるように構成してもよい。この場合、図３のｓ１１０および図４のｓ２１０を行うことなく、同図ｓ１２０，ｓ２２０以降の処理が行われるように構成すればよい。
（５）本発明との対応関係
以上説明した実施形態において、各演算部１０が本発明における演算装置であり、図３，図４のｓ１２０，ｓ２２０が本発明における情報読出手段であり、同図ｓ１３０，ｓ２３０が本発明における手順特定手段であり、同図ｓ１４０，ｓ２４０が本発明における手順実施手段であり、同図ｓ１６０，ｓ２６０が本発明における情報更新手段であり、同図ｓ１５０，ｓ２５０，ｓ１７０，ｓ２７０が本発明における終了判定手段であり、同図ｓ１１０，ｓ２１０が本発明における初期記憶手段である。

演算システムの構成を示すブロック図 対応情報のデータ構造を示す図 特定の演算部が実行する手順実施処理を示すフローチャート その他の演算部が実行する手順実施処理を示すフローチャート 各演算部により手順が実施される様子を示す図 別の実施形態における手順実施処理を示すフローチャート

符号の説明

１・・・演算システム、１０・・・演算部、２０・・・記憶部、２２・・・手順領域、２４・・・対応領域、２６・・・特定領域、２８・・・実行領域、３０・・・プログラム、４０・・・対応情報、５０・・・特定情報。

Claims (5)

1. 複数の演算部と、該演算部それぞれからアクセス可能な記憶部と、からなり、前記複数の演算部それぞれにより所定の演算処理を実行させるための演算システムであって、
   前記複数の演算部のうち、いずれか特定の演算部は、
   少なくとも前記演算処理における各手順のうちの次に実施すべき手順を特定可能な特定情報を、最初に実施すべき手順を特定可能な特定情報を初期状態として前記記憶部に記憶させる初期記憶手段を備えており、
   前記演算部それぞれは、
   前記記憶部に記憶されている特定情報を読み出す情報読出手段と、
   前記演算処理における各手順，および，該手順を実施すべき前記演算部の対応関係を示し、前記演算処理における最初の手順を実施すべき前記演算部として前記特定の演算部が対応づけられたデータである対応情報に基づいて、前記情報読出手段により読み出された特定情報で特定される手順が、当該演算部が実施すべき手順であるか否かを特定する手順特定手段と、
   該手順特定手段により当該演算部が実施すべき手順であると判定された場合に、該手順を実施する手順実施手段と、
   該手順実施手段により該当手順が実施された以後、前記記憶部に記憶されている前記特定情報を、その該当手順の次の手順を特定可能な情報に更新する情報更新手段と、
   前記情報読出手段により読み出された特定情報および前記対応情報に基づいて、前記演算処理において実施すべき手順が残っているか否かを判定する終了判定手段と、を備え、
   該終了判定手段により実施すべき手順が残っていないと判定されるまでの間、前記情報読出手段による読み出し，前記手順特定手段による特定，前記手順実施手段による手順の実行，および，前記情報更新手段による情報の更新を繰り返し行うと共に、前記手順特定手段により当該演算部が実施すべき手順ではないと判定された場合に、当該演算部が実施すべき手順であると判定されるまでの間、前記情報読出手段による読み出し，前記手順特定手段による特定を繰り返し行う、ように構成されている
   ことを特徴とする演算システム。
2. 前記演算部それぞれの前記終了判定手段は、
   前記手順特定手段により当該演算部が実施すべき手順であると判定された場合であれば、その手順が前記手順実施手段により実施された後に、その実施に先立って前記情報読出手段により読み出された特定情報で特定される手順が、前記演算処理における最後の手順であることをもって、実施すべき手順が残っていないと判定するのに対し、
   前記手順特定手段により当該演算部が実施すべき手順でないと判定された場合であれば、その判定に先立って前記情報読出手段により読み出された特定情報で特定される手順が、前記演算処理における最後の手順であることをもって、実施すべき手順が残っていないと判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の演算システム。
3. 前記対応情報が、前記演算処理における最後の手順を実施すべき前記演算部として全ての前記演算部が対応づけられた情報とされている場合において、
   前記演算部それぞれの前記終了判定手段は、前記手順実施手段により該当手順が実施された以後、該手順が前記演算処理における最後の手順である場合に、実施すべき手順が残っていないと判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の演算システム。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の演算部が備える全ての手段を備えている
   ことを特徴とする演算装置。
5. 請求項１から３のいずれかに記載の演算部が備える全ての手段として機能させるための各種処理手順を、コンピュータシステムに実行させるためのプログラム。

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