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公開番号2024090284
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-04
出願番号2022206073
出願日2022-12-22
発明の名称情報処理装置及び情報処理方法
出願人富士通株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G06F 9/38 20180101AFI20240627BHJP(計算;計数)
要約【課題】性能低下を抑えつつ回路規模を小さくする情報処理装置及び情報処理方法を提供する。
【解決手段】レーン処理部150～153は、パイプラインに含まれるレーンのそれぞれに配置され、対応するレーンで処理される命令にしたがってマルチバンクレベル1データキャッシュ107に含まれるバンク170のいずれかにアクセスしてデータの読出し又は書込みを実行する。閉塞網スイッチ106は、接続経路の切り替えによりレーン処理部150～153をバンク170のいずれかに選択的に接続させる。衝突検出部181は、アクセス先の情報及び閉塞網スイッチ106の接続経路の情報を基にアクセスの衝突個所を検出し、衝突個所を基に閉塞網スイッチ106の切り替え状態及び処理を停止させるストールレーンを決定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
それぞれが別個の記憶領域として使用される複数のバンクを有する記憶装置と、
前記バンクに対するデータの読出し又は書込みの命令の処理をそれぞれが行う複数のレーンを有するパイプラインと、
前記レーンのそれぞれに配置され、対応する前記レーンで処理される前記命令にしたがって前記バンクのいずれかにアクセスしてデータの読出し又は書込みを実行する複数の命令処理部と、
接続経路の切り替えにより前記命令処理部を前記バンクのいずれかに選択的に接続させる閉塞網スイッチと、
前記命令処理部の２つ以上が前記バンクにアクセスを行う場合に、アクセス先の情報及び前記閉塞網スイッチの前記接続経路の情報を基に前記アクセスの衝突個所を検出し、検出した前記衝突個所を基に前記閉塞網スイッチの切り替え状態及び前記複数のレーンの中から前記処理を停止させるストールレーンを決定する衝突検出部と、
前記衝突検出部により決定された前記ストールレーンに対応する前記命令処理部からの前記バンクへのアクセスを停止させるパイプライン制御を行うパイプライン制御部と、
前記衝突検出部により決定された切り替え状態にしたがって前記閉塞網スイッチを切り替えるスイッチ制御部と
を備えたことを特徴とする情報処理装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記衝突検出部は、前記記憶装置におけるバンク衝突及び前記閉塞網スイッチにおけるスイッチ衝突の双方を検出することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記複数の命令処理部は、それぞれが前記命令を入力順に処理するキューを有し、
前記衝突検出部は、前記キューに蓄積された保持命令数を基に、前記閉塞網スイッチの切り替え状態及び前記処理を停止させるストールレーンを決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記衝突検出部は、前記キューに格納された保持命令数が多いほど順位が上がるように前記命令処理部に対応する前記レーンに前記アクセスを許可する優先順位を付けて、前記閉塞網スイッチの切り替え状態及び前記処理を停止させるストールレーンを決定することを特徴とする請求項３に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記衝突検出部は、前記保持命令数の最大値が閾値以上の場合に、前記キューに蓄積された保持命令数を基に、前記閉塞網スイッチの切り替え状態及び前記処理を停止させるストールレーンを決定することを特徴とする請求項３に記載の情報処理装置。
【請求項６】
複数のバンクを有する記憶装置と、
前記バンクに対するデータの読出し又は書込みの命令の処理をそれぞれが行う複数のレーンを有するパイプラインと、
前記レーンのそれぞれに配置され、対応する前記レーンで処理される前記命令にしたがって前記バンクのいずれかにアクセスしてデータの読出し又は書込みを実行する複数の命令処理部と、
経路の切り替えにより前記命令処理部を前記バンクのいずれかに選択的に接続させる閉塞網スイッチを有する情報処理装置が、
前記命令処理部の２つ以上が前記バンクにアクセスを行う場合に、アクセス先の情報及び前記閉塞網スイッチの経路情報を基に前記アクセスの衝突個所を検出し、検出した前記衝突個所を基に前記閉塞網スイッチの切り替え状態及び前記複数のレーンの中から前記処理を停止させるストールレーンを決定し、
決定した前記ストールレーンに対応する前記命令処理部からの前記バンクへのアクセスを停止させるパイプライン制御を行い、
決定した切り替え状態にしたがって前記閉塞網スイッチを切り替える
処理を実行することを特徴とする情報処理方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理装置及び情報処理方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、命令レベルの並列性を用いて１サイクル中に複数の命令を実行するプロセッサが研究開発されている。そして、より多くの命令レベル並列性を抽出するために、プロセッサの命令発行幅は増加する傾向にある。また、データレベル並列性を抽出するために、1つの命令で複数のデータを処理するＳＩＭＤ命令も増加する傾向にある。プロセッサで実行されるプログラムには多くのロード命令又はストア命令が存在する。ＳＩＭＤ命令のロードストア命令には、連続でない複数のアドレスに対してロードまたはストア処理を行うようなギャザー、スキャッター命令が存在する。そのため、多命令発行を行ったり、ＳＩＭＤ命令を持つプロセッサでは、１サイクル中に複数のアドレスへのロード命令又はストア命令が発行される頻度が高く、この要求に応えるデータキャッシュが求められる。このため、近年のプロセッサでは、データキャッシュのマルチポート化が進められている。
【０００３】
データキャッシュのマルチポート化の手法として注目されているものに、マルチバンク化がある。マルチバンク化では、データキャッシュが、バンクと呼ばれる複数の記憶領域に分けられ、バンク毎にポートが用意される。これにより、プロセッサは、異なるバンクにアクセスする場合に、複数のロード命令又はストア命令の要求に同時に応えることが可能となる。マルチバンク化された１次データキャッシュは、マルチバンクレベル１データキャッシュ（ＭＢＬ１Ｄ）と呼ばれる場合がある。
【０００４】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）にマルチバンクレベル１データキャッシュを搭載した場合、複数のロード及びストアを行うロードストアユニットとマルチバンクレベル１データキャッシュが有する複数のバンクとの間でデータ転送が行われる。各ロードストアユニットと各バンクとの間の接続にクロスバースイッチ等の非閉塞網を用いれば、同じバンクを宛先とした複数の命令により発生するバンク衝突以外のアクセス衝突が生じないため、データ転送の効率が向上する。非閉塞網とは、異なる宛先に対する任意の接続が同時に実現できるスイッチ構成である。しかしながら、非閉塞網を用いた場合、回路規模が増大するというデメリットがある。
【０００５】
逆に、回路規模を抑えるためには、閉塞網を用いた方が有利である。閉塞網とは、異なる宛先に対する同時接続が実現されない場合があるスイッチ構成である。閉塞網には、例えば、オメガ網、ｂａｎｙａｎ網及び間接２進ｎキューブなどが存在する。ただし、閉塞網を用いた場合、アクセス衝突としてバンク衝突に加えて異なるアクセスが同一の経路を通過するスイッチの衝突が生じるため、データ転送の効率が低下するおそれがある。以下では、スイッチでのアクセスの衝突を「スイッチ衝突」と呼ぶ。
【０００６】
なお、閉塞網を用いる場合に、Self－RootingやNon－Blocking等の手法により衝突を回避する技術が提案されている。また、複数のメモリバンクに対する複数の命令が発行され、データハザードが発生した場合に、ベクトルシフトオペレーション等のデータハザード解消ロジックを用いて処理を継続する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
米国特許出願公開第２０２２／０１７１７３１号明細書
特開２０１７－０１６６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、マルチバンクレベル１データキャッシュを搭載しない従来のＣＰＵの構成では、バンク衝突が発生した場合、次の命令以降の命令が全てキャンセルされ再発行される。そのため、単に従来のＣＰＵの構成に非閉塞網及びマルチバンクレベル１データキャッシュ搭載した場合、バンク衝突以降の命令が全てキャンセルされることとなる。マルチバンクレベル１データキャッシュではバンク衝突が頻発するため、このような構成ではＣＰＵの性能低下が大きくなる。さらに、非閉塞網の代わりに閉塞網を用いた場合、バンク衝突に加えてスイッチ衝突も発生するため、非閉塞網を用いた場合以上に、ＣＰＵの性能低下が大きくなるおそれがある。
【０００９】
この点、データハザードが発生した場合にデータハザード解消ロジックを用いて処理を継続する技術では、閉塞網とマルチバンクレベル１データキャッシュとの組み合わせについては考慮されていない。そのため、この技術を用いても、非閉塞網とマルチバンク化された１次データキャッシュとを搭載したＣＰＵの性能低下を抑えることは困難である。
【００１０】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、性能低下を抑えつつ回路規模を小さくする情報処理装置及び情報処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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