JPS62159236A - 論理型言語処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、Ｐｒｏｌｏｇで代表される電子計算機用論理
型言語で記述されたプログラムの実行方式にかかわり、
特にベクトル計算機による高速実行に好適な装置に関す
る。

〔発明の背景〕

先に特許出ｗａ（特願昭５９−１８６３２１号）した方
式（以後ｒＱＲベクトル方式」と呼ぶ）においては。

論理型言語プログラムのＱＲ並列実行のために、部分解
からなる配列（ＱＲベクトル）をもちいる。

ところが、その要素数はプログラムの実行にともなって
動的に変化する。したがって、複数のＱＲベクトルを使
用するプログラムにおいては、充分多数のスタックを用
意しないかぎりはメモリねりあてがきわめて困難だとい
う欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記のメモリをねりあて上の重大な困
憇を生じずに論理型言語をパイプライン型ベクトル計算
機で高速実行させることができる装置をあたえることに
ある。

〔発明の概要〕

論理型言語プログラムの実行には通常２〜４本のスタッ
クを使用する。論理型言語プログラムの逐次実行におい
ては、ひとつの述語（いいかえれば手続き）の実行が開
始されるごとに、ひとつのスタック上に、その述語の実
行環境をふくむ領域（スタック・フレーム）がひとつ確
保される。そして、しかるべき時点でスタック・フレー
ムが解放される。

プログラムの複数の選択枝を並列に実行するＱＲｉ列実
行の場合には、このスタック・フレームを並列度の数だ
け配列化して確保するようにすればよい。この配列をｌ
ａ境配列とよぶ、環境配列は複数個使用してもよいが、
要素数がかわりうる部分環境はひとつの環境配列のなか
にまとめる。これにより、ＱＲベクトル方式においては
複数の可変長配列（ＱＲベクトル）を必要とするプログ
ラムでも、ひとつの述語実行につきひとつの可変長配列
（環境配列）を使用するだけですみ、メモリねりあて上
の困、難をさけることができる６第１図にしめすのがこ
の発明における論理型言語処理装置の概要である。環境
配列１および１゜は記憶装置中にあり、それぞれポイン
タ・レジスタ２および９で指示されている。計算のなが
れはつぎのようになる。環境配列１にふくまれる配列デ
ータが、ポインタ・レジスタ２を使用することによって
ロード・パイプライン３によってベクトル・レジスタ４
にロードされる。同様にして他の配列データが環境配列
１からベクトル・レジスタ５にロードされる。これらの
データは演算装置６によって統一（ユニファイ）され、
その結果がベクトル・レジスタ７に格納される。そして
、さらにストア・パイプライン８により、ポインタ・レ
ジスタ９が指示している環境配列１０内に結果がストア
される。部分解の数が統一などによって変化すると、′
ｌＡ境配列配列１０素数は変化する。しかし、環境配列
１は上記の処理においてはよみだされるだけであるから
、その要素数は変化しない。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面をもちいて説明する。プロ
グラムの例としては第２図のようなものをもちいる。

まず、第２図のプログラムについて説明する。

このプログラムは述語５ｅｌｅｃｔを定義している。述
語５ｅｌｅｃｔは、第１３１数としてわたされるリスト
から１要素をえらびとり、その要素とのこりの要素から
なるリストとを、それぞれ第２３１数、第３３１数とし
てかえすという機能をもっている。

節２１はつぎのような解をもとめる：（ＸＩＹ）すなわ
ち頭部がＸで尾部（頭部をのぞいたリスト）がＹである
リストがあたえられたとき、要素Ｘをえらびとり、のこ
りの要素のリストをＹとする。

節２２は節２１とはことなる解をもとめる。すなわち、
リスト（Ｘ　！　Ｙ）があたえられたとき、５ｅｌｅｃ
ｔを再帰的に適用してリストＹから要素をえらびとった
結果をＺとＷとする（Ｚが要素、Ｗがのこりのリスト）
と、Ｚと（Ｘ　Ｉ　Ｙ）とが解となる。

たとえば５ｅｌｅｃｔ（（１＋　２ｅ　３）　＋　Ｘ＋
　Ｙ）を実行させると、解はつぎの３とおりになり、こ
の順序で出力される。

（１）Ｘ＝１．Ｙ＝　　（２，３）　　。

（２）Ｘ＝２．Ｙ＝　　（１，３）　　。

（３）Ｘ＝３．Ｙ＝　　（１，２）　　。

つぎに、論理型言語処理装置について補足する。

第３図に示すこの実施例におけるハードウェアば発明の
概要でのべた機構をふくんでいるが、第１図にしめした
各装置のほかにつぎのような装置をもつ。

（１）主マスク・レジスタ 主マスク・レジスタ３１は各ベクトル・レジスタ３２と
ひとしい要素数をもち、各要素は論理値（ｔｒｕｅまた
はｆａｌｓｅ）をとる。この値がｔｒｕｅであれば各ベ
クトル・レジスタの対応する要素は有効とみなされる。

逆に、この値がｆａｌｓｅであれば各ベクトル・レジス
タの対応する要素は無効とみなされる。この論理型言語
処理装置は、後述するように統一（ユニフィケーション
）ヲおこなう命令をもつが、統一に失敗した要素に゛対
応する主マスク・レジスタの要素にはｆａｌｓｅが設定
される。すなわち、対応するベクトル・レジスタ要素は
無効にされる− （２）補助マスク・レジスタ 補助マスク・レジスタ３３は主マスク・レジスタ３１と
同一の構造をしているが、統一命令の動作に影響をあた
えることもなく、その結果に影響をうけることもない。

補助マスク・レジスタは主マスク・レジスタをバックア
ップするために使用される。

（３）ベクトル長レジスタ ベクトル長レジスタ３４は、ベクトル・レジスタ３２．
主マスク・レジスタ３１などがふくむベクトルの有効長
をふくむレジスタである。

これらのレジスタの有効長はすべてひとしい。

すなわち、ベクトル長レジスタがふくむ値をＱとすると
、各ベクトル・レジスタおよびマスク・レジスタのａ＋
を番め以降の要素は無効であり。

各命令の演算対象とはならない。

また、ポインタ・レジスタ３５は２本あり、それぞれ実
行開始時の３１．数の値をふくむ環境配列３６と、実行
終了時の引数の値をふくむべき環境配列３７とをさす（
環境配列３６の値は実行終了後もかわらない）、前者を
ＩＥＰ、後者をＱＥＰとよぶ。そして、各環境配列の先
頭にはその終端をさすポインタ３８がある。（実際には
終端ポインタ以外にも各環境配列の先頭に管理情報をお
く必要があるが、それらはこの発明の本質に関係がない
ため省略しである）。

つぎに、手続きｓｅｌ、ｅｃｔの実行直前の状態につい
て説明する０手続き５ｅｌｅｃｔは３つの引数をもつ。

これらをａｏ、ａｌ、Ａ２とする。５ｅｌｏｃｔの実行
前にＱＥＰがさす環境配列３７は空、すなわち要素をも
たないものとする。また、ベクトル長レジスタ３４はＩ
ＥＰがさす環境配列３６の要素数をふくむものとする。

第３図は、第２図のプログラムにおいてつぎのような環
境配列を入力した場合の初期状態をあられしている。

（１）　ｇ２境配列の要素数・・・２ （２）各要素における引数の値 第１要素のａＯ・・・（１，２，，３）第２要素のａＯ
・・・（ｂ、ｃ） 各要素のａｌ、Ａ２・・・具体化（ｉｎｓｔａｎｔｉａ
ｔｅ）されていない変数。

つぎに、５ｅｌｅｃｔの目的プログラムとその実行につ
いて説明する。５ｅｌｅｃｔは第４図のようにコンパイ
ルされるとする。コンパイルの方法はこの発明とは直接
関係がないので省略する。第４図でＡｏｌ。

Ａ　１１．　Ａ　２　＋　、　Ｘ　ｔ　、　Ｙ　ｉ　（
０≦ｉ≦１）および２１゜Ｗｌはベクトル・レジスタを
あられす。

Ｌｏａｄ命令４１は（ロード・パイプライン４をとおし
て）環境配列の各要素がもつ引数ａＯの値をレジスタＡ
Ｏｏにロードする一ＡＯａは各要素の先頭から引数ａＯ
までの変位である。同様にＬｏａｄ命令４２および４３
は引数ａｌ、ａ２の値をレジスタにロードする。

ＳｅｔＭａｓｋ命令４４は主マスク・レジスタおよび補
助マスク・レジスタの内容をすべてｔｕｒｅにする。

従ってこの段階ではＡ　Ｏｏ、　Ａ　ｌｏ、　Ａ　２ｏ
のすべての要素は有効である。

ＵｎｉｆｙＣｏｎｓ命令４５は、引数ａＯと（Ｘ　Ｉ　
Ｙ）とを統一する。より具体的にはつぎのようにする。

第１オペランド（傘ｔＸ１）および第２オペランド（＊
、Ｙｚ）にあられれる拳は、この命令の実行前にＸおよ
びＹが具体化されていない （ｕｎｉｎｓｔａｎｔｉａｔｅｄ）変数であることをあ
られしている。すなわち、ＸおよびＹは任意のバタンと
統一されうる。実行前に引数ａＯの値はレジスタＡＯｏ
にふくまれているので、第３オペランド前半ではＡＯｏ
を指定している。統一の結果はレジスタＸＩ、Ｙ１およ
びＡ　Ｏ１ニ出力される（Ｘ、Ｙ。

ＡＯの値が出力される）。統一に失敗した要素に対応す
る主マスク・レジスタの要素の値はｆａｌｓｅとなる。

なお、行頭のＬはＪｕｗ＋ｐＯｎＭａｓｋ命令６０のと
びさきをあられす。

Ｕｎｉｆｙ命令４６は引数ａ１とＸとを統一する。

実行前のＸの値はＸｚ、ａｌの値はＡｌｏにふくまれま
れる。また、実行後のＸの値はＸｚ、ａｌの値はＡ１２
に格納される。命令４６の実行開始時には主マスク・レ
ジスタがｆａｌｓｅをふくんでいる可能性があり、その
場合は有効な要素についてだけ統一がおこなわれる。す
なわち、主マスク・レジスタの対応する要素がｆａｌｓ
ｅであるようなベクトル・レジスタ要素については統一
はおこなわれず、その内容は変化しない。Ｕｎｉｆｙ命
令４７も同様にして引数ａ２とＹとを統一する。

５ｔｏｒｅ命令４８は（ストア・パイプライン９をとお
して）レジスタＡ　Ｏｓの内容を引数ａＯの値として、
環境配列３７を仮に拡張してストアする。

すなわち、より具体的にはつぎのようにする。環境配列
の終端ポインタ３８以降にさらに環境配列要素があるも
のとみなして、そこにストアする。

同様に５ｔｏｒｅ命令４９．５０は引数のａｌ、ａ２の
値を環境配列の上記拡張部分にストアする。

５ｔｏｒｅ命令４８〜５０はＡ　Ｏ１、Ａ　ｌ　ｔ　、
　Ａ　２１の有効な要素だけをストアする。したがって
、命令５０の実行後には環境配列の拡張部にすきまなく
引数の値がつめられている。

５ｕｃｃｅｅｄ命令５１は、ＱＥＰがさす環境配列３７
を、主マスク・レジスタのｔｕｒｅである要素の数だけ
、真に拡張する。すなわち、５ｔｏｒａ命令４８〜５０
がストアした範囲の最終を終端ポインタ３６がさすよう
に、終端ポインタをかきかえる。

ＭｏｖｅＭａｓｋ命令５２は補助マスク・レジスタの内
容をすべて主マスク・レジスタへ転送する。これにより
、命令４５〜４７で失敗したＡ　Ｏｏ、　Ａ　］、　ｏ
。

Ａ２ｏの要素が復活する。

ＵｎｉｆｙＣｏｎｓ命令５３は引数ａＯと〔Ｘ　Ｉ　Ｙ
）とを統一する。この命令は命令４５とほぼおなしだが
、この命令のあとではａＯの値を使用しないため、第３
オペランドの後半部は串となっている。

すなわち、ａＯの統一結果は出力されない（すてられる
）。

Ｕｎｉｆｙ命令５４は引数の８１とＺとを統一する。

この命令の実行前にはＺは具体化されていないし、実行
後にはａｌの統一結果はレジスタＡｌｏの内容をＺｌに
移動（コピー）するだけである。

ＵｎｉｆｙＣｏｎｓ命令５５は引数ａ２と（ＸＩＷ）と
を統一する。この命令は引数の値をふくむレジスタＡ　
１　ｏと命令５３で値があたえられたレジスタＸｚとの
内容を入力し、レジスタＷｔにＷの統一結果を出力する
。

命令５７〜６０は５ｅｌｅｃｔの再帰よびだしをコンパ
イラの末尾再帰最適化によってくりかえしにした部分で
ある（末尾再帰最適化とは、手続きの最後だけにある再
帰よびだしをくりかえしに変換する最適化技法である）
。つぎのくりかえしにおいてはレジスタｙｌ、Ｚｘｐ　
Ｗｌがふくむ値がそれぞれ引数ａｏ、ａｌ、ａ２の値と
なる。したがって命令１７〜１９においてＹｌ、Ｚｌ、
Ｗｔの内容をそれぞれＡ　Ｏｏ　＋　Ａ　１．　ｏ　ｇ
　Ａ　２　ｏと統一している。

ＪｕｍｐＯｎＭａｓｋ命令６０は、主マスク・レジスタ
がｔｒｕｅを要素としてふくんでいなければなにもしな
い（したがって命令６０の実行完了後は命令６１を実行
する）一方、主マスク・レジスタ３１がｔｒｕｅをふく
んでいれば、主マスク・レジスタの内容をすべて補助マ
スク・レジスタ３３へ転送するとともに、ラベルＬのつ
いた命令（命令４５）へ分岐する。したがって、命令５
３〜５９で統一に成功する要素があるあいだ、命令４５
〜６ｏがくりかえし実行され、命令４５〜５１で統一に
成功した要素はＱＥＰでさされる環境配列３７のもとに
出力される。

最後に、第３図に対応する実行後の処理装置の状態を第
５図にしめす。第２図のプログラムは複数の解をもつの
で、環境配列の要素数は２から５へとふえている（すな
わち、環境配列３６の要素数は２だが、環境配列３７の
要素数は５となっている）。

〔発明の効果〕

この発明の論理型言語処理装置においては、ひとつの述
語実行につきひとつの可変長配列（上記実施例ではＱＥ
Ｐがさす環境配列）を使用するだけですみ、パイプライ
ン化による論理型言語の高速実行を、メモリねりあて上
の困難なく実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図がこの発明における論理型言語処理装置の概要で
ある。第２図は実施例の説明のために論理型言語による
プログラムである。第３図は実施例における論理型言語
処理装置の述語５ｅＬｅｓｔ実行直前の状態をあられす
。第４図は第２図のプログラムに対応する目的プログラ
ムである。第５図は猜　　ｊ　国 第２図 ５ｅ１ｅｄ　（ＥＸ　／　ＹＪ、Ｘ、　　Ｙ）、　　　
　　　　　　〜ｚｔｓｅｌｅｃｔ（ＣＸ　Ｉ　ＹＪ、Ｚ
、　　ＣＸ　Ｉ　Ｗ　）ノ　−一５ｅ（ｅｃｔ　（Ｙ、
Ｚ　、　　Ｗ〕　　　　　　　　　　〜Ｚ２ｖＪ　４　
図 ■　３　回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｐｒｏｌｏｇで代表される論理型言語のことなる部分解
   を並列に計算する装置において、（１）各部分解に対応
   する実行環境を要素とする１つまたは複数の配列のそれ
   ぞれを指示する１つまたは複数のポインタ・レジスタと
   、（２）上記の実行環境配列の各要素がふくむ対応する
   データをベクトル・レジスタにロードするロード・パイ
   プラインと、（３）上記データおよび下記統一（ユニフ
   ィケーション）結果を保持するベクトル・レジスタと、
   （４）ベクトル・レジスタがふくむベクトル・データの
   統一を行うパイプライン演算装置と、（５）ベクトル・
   レジスタに保持される上記統一結果を上記の実行環境配
   列にストアするストア・パイプラインとから構成される
   ことを特徴とする論理型言語処理装置。