信息处理系统和信息处理方法技术方案

在分布式存储器中，存储在各种存储器中的一连串元素通过单个指令输入／输出，并且处理和通信被统一。在相邻ＰＭＭ（１２）间，存在用于将分组从第一ＰＭＭ发送到第二ＰＭＭ的第一分组传输路径（１４）和用于将分组从第二ＰＭＭ发送到第一ＰＭＭ的第二分组传输路径（１６）。每个ＰＭＭ具有由值列表和指针序列组成的信息块。值列表包含按对应于属于特定项目的项目值的项目值号码的顺序的项目值，用于表达表型数据，所述表型数据被表达为一连串记录，每个记录包含项目和属于该项目的项目值。指针序列包含用于指示唯一序列集合安排顺序中的项目号码的指针值。由各存储器保存的信息块构成全局信息块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及采用能够实现SIMD(单指令流，多数据流)的并行计算机体系结构的信息处理系统。
技术介绍
这些日子以来，在计算机被引入到整个社会的各个场所，并且包括因特网在内的网络被广泛应用之时，海量的数据在各处被存储。为了处理这种海量数据，需要大量的计算，为此，尝试引入并行处理是就是自然而然的了。并行处理体系结构大致上被分成“共享存储器型”和“分布式存储器型”。前者(“共享存储器型”)是这样一种系统，在这种系统中多个处理器共享一个巨大的存储空间。在此系统中，由于处理器群组和共享存储器之间的流量成为了瓶颈，因此利用多于一百个处理器构造一个实际系统是不太容易的。因此，例如，当计算十亿个浮点变量的平方根时，对单个CPU的加速比最多是100倍。根据经验，上限约为30倍。在后者(“分布式存储器型”)中，每个处理器具有一个本地存储器，并且这些处理器被集成以构造一个系统。在此系统中，可以设计包括几百到几万个处理器的硬件系统。因此，当计算十亿个浮点变量的平方根时，可以使对单个CPU的加速比为几百到几万倍。但是，在后者中也存在某些稍后所述的问题。“分布式存储器型”的第一问题是数据的分配管理问题。大量数据(由于它一般是阵列，所以以下描述中将使用阵列这个术语)无法被包含在一个处理器所拥有的一个本地存储器中，并且它必然要被分配到多个本地存储器并被多个本地存储器所管理。显而易见的是，除非引入有效且灵活的分配管理机制，否则在程序的开发和执行中会导致各种麻烦。当分布式存储器型系统的每个处理器尝试访问大型阵列时，虽然它可迅速访问其自己的本地存储器上的阵列元素，但是对由另一个处理器所拥有的阵列元素的访问必然要求处理器间通信。和与本地存储器的通信相比，处理器间通信的性能极低，并且据说最少要求100个时钟。从而在执行排序之时，会参考大型阵列的整个区域，并且处理器间通信频繁发生，因此性能极大降低。此问题将会被更具体地描述。1999年，个人计算机使用一个到几个CPU，并且被构造为“共享存储器型”。此个人计算机中使用的标准CPU以比存储器总线约快5至6倍的内部时钟进行操作，其内部具有自动并行执行功能和流水线处理功能，并且一段数据可在一个时钟(存储器总线)上被处理。从而，在“分布式存储器型”多处理器系统中，虽然处理器的数目较大，但是它会变得比单个处理器(共享存储器型)慢100倍。“分布式存储器型”的第三问题是如何向许多处理器提供程序的问题。在不同程序被加载到极大量的处理器并且整个系统被协同操作的系统(MIMD多指令流，多数据流)中，程序创建、汇编和分布要求很大负载。另一方面，在许多处理器被相同程序所操作的系统(SIMD单指令流，多数据流)中，程序的自由度降低，并且也会想象这样一种情形无法开发产生所需结果的程序。本专利技术提供了一种方法和计算机体系结构，用于解决“分布式存储器型”的第一至第三问题。顺便提一句，为了存储表状数据，本专利技术的专利技术人设计了一种结构和一种处理方法，其中为每个项目形成一个信息块，并且在信息块中提供一个存储项目值的值列表和一个存储用于指定各个记录的值列表的值(指针值)的指针阵列，并且从一个记录号顺序地指定指针阵列和值列表，以便可获得的表状视图(参见国际公布WO00/10103，尤其是图3和图4)。在此结构中，随着记录数目增大，值列表和指针阵列，尤其是指针阵列变得非常大，因此，希望这被分配到多个存储器，并且诸如检索、制表和排序这样的处理能够被单个指令所执行。于是，本专利技术的一个目的是提供一种计算机体系结构，其能够通过在分布式存储器型中以单条指令输入/输出存储在各种存储器中的阵列中的元素并且通过综合处理和通信，从而实现甚高速并行处理。
技术实现思路
本专利技术的目的由一种信息处理系统实现，该信息处理系统包括多个信息处理单元，其中每一个保存本地信息块，以表达表状数据，该表状数据被表达为包括项目和属于该项目的项目值的记录阵列，以及分组传输路径，用于连接多个信息处理单元，其中本地信息块包括值列表，其中项目值是按对应于属于一个特定项目的项目值的项目值号码的顺序存储的，还包括指针阵列，其中指示项目值号码的指针值是按指示对应于记录的唯一本地顺序的号码的顺序存储的，并且该信息处理单元的特征在于多个信息处理单元中的每一个包括用于基于指示本地信息块中的本地顺序的号码创建指示所有多个信息处理单元中的唯一全局顺序的号码的装置，用于通过分组传输路径将值列表发送到另一信息处理单元的装置，用于通过分组传输路径接收来自另一信息处理单元的值列表的装置，以及用于通过参考来自另一信息处理单元的值列表中的项目值，将所有多个信息处理单元中的全局顺序赋予本地信息块中的值列表的项目值的装置(权利要求1)。根据本专利技术，分组被并行发送到分组传输路径，并且在每个PMM中，其自己掌握的本地值列表的项目值的顺序可在考虑到另一PMM的值列表的顺序的情况下来确定。因此，在每个PMM，可以适当地掌握其自己掌握的子集作为全局表状数据的位置或顺序。通过掌握上述位置或顺序，可顺利实现上述检索、交叉制表和排序处理。此外，本专利技术的目的由一种信息处理系统实现，该信息处理系统包括多个存储器模块，其中每一个具有存储器、接口和控制设备；以及分组传输路径，其连接相邻存储器模块的接口，其中多个存储器模块中的每一个的存储器保存信息块，该信息块包括值列表，用于表达表状数据，该表状数据被表达为各自包括项目以及属于该项目的项目值的记录阵列，并且在该值列表中项目值是按对应于属于一个特定项目的项目值的项目值号码的顺序存储的，该信息块还包括指针阵列，其中指示项目值号码的指针值是按有序集合阵列的唯一顺序存储的，并且全局信息块由各存储器中保存的信息块的聚集形成，并且该信息处理系统的特征在于多个存储器模块中的每一个的控制设备包括偏置值存储装置，用于保存偏置值，以指示其自己掌握的信息块作为全局信息块的子集占据了指针阵列中的哪个位置，全局有序集合阵列创建装置，用于基于偏置值创建全局信息块中的全局有序集合阵列，分组发送装置，用于封装其自己的项目值列表并通过使用相邻存储器模块之间的传输路径发送该值列表，分组接收装置，用于并行于由分组发送装置进行的分组发送，通过使用传输路径，来接收另一存储器模块的封装后的值列表，以及顺序判断装置，用于通过参考接收到的各个值列表确定其自己的项目值列表中的项目值在全局信息块中的顺序，并且用于将项目值在全局信息块中的顺序存储在与该项目相关的全局值号码阵列中(权利要求2)。在优选实施例中，顺序判断装置被构造为通过将判断出的各个相对顺序与原始顺序之间的差异的总和加到该原始顺序，来计算在全局信息块中的顺序(权利要求3)。在更优选的实施例中，顺序判断装置比较发送的分组和接收的分组，并删除重复值(权利要求4)。在另一优选实施例中，多个存储器模块中的每一个的控制设备包括标记阵列设置装置，用于对于要检索的项目创建尺寸与项目的值列表的尺寸相同的标记阵列，并且用于向对应于符合检索条件的项目值的标记阵列的内部赋予特定值；检索条件判断装置，用于通过对于要检索的项目，指定对应于由有序集合阵列所指示的位置的指针阵列中的值，然后通过指定对应于由指针阵列中的值所指示的位置处的标记阵列的值，来判断对应于有序集合阵列中的值的记录是否符合检索条件，以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信息处理系统，包括：多个信息处理单元，其中每一个保存本地信息块，以表达表状数据，所述表状数据被表达为包括项目和属于所述项目的项目值的记录阵列；以及分组传输路径，用于连接所述多个信息处理单元，其中所述本地信息块包括值列表，其中所述项目值是按对应于属于特定项目的项目值的项目值号码的顺序存储的，还包括指针阵列，其中指示所述项目值号码的指针值是按指示对应于所述记录的唯一本地顺序的号码的顺序存储的，所述信息处理单元的特征在于所述多个信息处理单元中的每一个包括：用于基于指示所述本地信息块中的本地顺序的号码创建指示所有所述多个信息处理单元中的唯一全局顺序的号码的装置；用于通过所述分组传输路径将所述值列表发送到另一信息处理单元的装置；用于通过所述分组传输路径接收来自所述另一信息处理单元的值列表的装置；以及用于通过参考来自所述另一信息处理单元的值列表中的项目值将所有所述多个信息处理单元中的全局顺序赋予所述本地信息块中的值列表的项目值的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-4-16 111978/20031.一种信息处理系统，包括多个信息处理单元，其中每一个保存本地信息块，以表达表状数据，所述表状数据被表达为包括项目和属于所述项目的项目值的记录阵列；以及分组传输路径，用于连接所述多个信息处理单元，其中所述本地信息块包括值列表，其中所述项目值是按对应于属于特定项目的项目值的项目值号码的顺序存储的，还包括指针阵列，其中指示所述项目值号码的指针值是按指示对应于所述记录的唯一本地顺序的号码的顺序存储的，所述信息处理单元的特征在于所述多个信息处理单元中的每一个包括用于基于指示所述本地信息块中的本地顺序的号码创建指示所有所述多个信息处理单元中的唯一全局顺序的号码的装置；用于通过所述分组传输路径将所述值列表发送到另一信息处理单元的装置；用于通过所述分组传输路径接收来自所述另一信息处理单元的值列表的装置；以及用于通过参考来自所述另一信息处理单元的值列表中的项目值将所有所述多个信息处理单元中的全局顺序赋予所述本地信息块中的值列表的项目值的装置。2.一种信息处理系统包括多个存储器模块，其中每一个具有存储器、接口和控制设备；以及分组传输路径，其连接相邻存储器模块的接口，其中所述多个存储器模块中的每一个的存储器保存信息块，所述信息块包括值列表，用于表达表状数据，所述表状数据被表达为各自包括项目以及属于所述项目的项目值的记录阵列，并且在所述值列表中项目值是按对应于属于特定项目的项目值的项目值号码的顺序存储的，所述信息块还包括指针阵列，其中指示所述项目值号码的指针值是按有序集合阵列的唯一顺序存储的，并且全局信息块由各存储器中保存的信息块的聚集形成，并且所述信息处理系统的特征在于所述多个存储器模块中的每一个的控制设备包括偏置值存储装置，用于保存偏置值，以指示其自己掌握的信息块作为所述全局信息块的子集占据了所述指针阵列中的哪个位置；全局有序集合阵列创建装置，用于基于所述偏置值创建所述全局信息块中的全局有序集合阵列；分组发送装置，用于封装其自己的项目值列表并通过使用相邻存储器模块之间的传输路径发送所述值列表；分组接收装置，用于并行于由所述分组发送装置进行的分组发送，通过使用所述传输路径，来接收另一存储器模块的封装后的值列表；以及顺序判断装置，用于通过参考接收到的各个值列表确定其自己的项目值列表中的项目值在所述全局信息块中的顺序，并且用于将所述项目值在所述全局信息块中的顺序存储在与所述项目相关的全局值号码阵列中。3.如权利要求2所述的信息处理系统，其特征在于所述顺序判断装置被构造为通过将判断出的各个相对顺序与原始顺序之间的差异的总和加到所述原始顺序，来计算所述全局信息块中的顺序。4.如权利要求2或3所述的信息处理系统，其特征在于所述顺序判断装置比较发送的分组和接收的分组，并删除重复值。5.如权利要求2至4中任何一项所述的信息处理系统，其特征在于所述多个存储器模块中的每一个的控制设备包括标记阵列设置装置，用于对于要检索的项目创建尺寸与所述项目的值列表的尺寸相同的标记阵列，并且用于向对应于符合检索条件的项目值的标记阵列的内部赋予特定值；检索条件判断装置，用于通过对于要检索的项目，指定对应于由所述有序集合阵列所指示的位置的指针阵列中的值，并通过随后指定对应于由所述指针阵列中的值所指示的位置处的标记阵列的值，来判断对应于所述有序集合阵列中的值的记录是否符合所述检索条件；以及本地检索装置，用于将符合所述检索条件的有序集合的值以及相应的全局有序集合的值存储到第二有序集合阵列和第二全局有序集合阵列中，其中所述分组发送装置使用所述传输路径，封装所述第二全局有序集合阵列并发送所述第二全局有序集合阵列，所述分组接收装置使用所述传输路径，并接收另一存储器模块的封装后的第二全局有序集合阵列，还包括第二顺序判断装置，用于通过参考接收到的各个第二全局有序集合阵列来确定其自己的全局有序集合阵列的值在所述全局信息块中的顺序，并且用于将所述全局信息块中的顺序存储到第三全局有序集合阵列中，并且符合所述检索条件的记录的顺序由所述第三全局有序集合阵列的值决定。6.如权利要求2至5中任何一项所述的信息处理系统，其特征在于所述多个存储器模块中的每一个的控制设备包括总计装置，用于对于要制表的项目创建逻辑坐标阵列，所述逻辑坐标阵列的尺寸是通过将所述项目的值列表的尺寸相乘而获得的，并且用于通过对由所述有序集合阵列中的值所指示的、并且对应于所述要制表的项目的指针阵列中的值集合的逻辑坐标阵列的值进行总计，来获取每个项目的每个项目值集合的记录的数目，其中所述分组发送装置使用所述传输路径，并封装和发送其中已由所述总计装置执行了所述总计的逻辑坐标阵列，每个全局项目的每个项目值集合的记录数目通过在所述多个存储器模块中的每一个中顺序地执行同一逻辑坐标阵列的总计以及利用所述传输路径进行的发送而被存储在所述逻辑坐标阵列中，并且在所述多个存储器模块中的每一个中，所述分组发送装置和所述分组接收装置顺序执行其中所述总计已结束的逻辑坐标阵列的接收和存储，以及利用所述传输路径进行的传输。7.如权利要求6所述的信息处理系统，其特征在于所述总计装置对于要制表的项目创建多维总计阵列，其尺寸是通过将所述项目的值列表的尺寸相乘而获得的；通过对由所述有序集合阵列中的值所指示的、并且对应于所述要制表的项目的指针阵列中的值集合的总计阵列中的值进行总计，来获取每个项目的每个项目值集合的记录数目；并且在完成了到所述总计阵列中的位置的映射的逻辑坐标阵列中，根据所述映射安排所述总计阵列中的值。8.如权利要求2至7中任何一项所述的信息处理系统，其特征在于所述多个存储器模块中的每一个的控制设备包括存在数字阵列创建装置，用于对于要排序的项目创建尺寸与所述项目的值列表的尺寸相同的存在数字阵列，并用于安排所述有序集合阵列的值数目，以指定所述值列表中的各项目值；累计号码阵列创建装置，用于累计所述存在数字阵列中的值，计算累计号码，以指示在所述存储器模块中执行排序时具有相应的项目值的记录的头部位置，并且将所述累计号码安排在累计号码阵列中；本地排序装置，用于创建第二全局值号码阵列、第四全局有序集合阵列和第三有序集合阵列，基于对应于由所述有序集合阵列的值所指示的项目值的累计号码阵列中的累计号码，将对应于所述项目值的全局值号码安排在所述第二全局值号码阵列中的累计号码所指示的位置处，并且将所述有序集合阵列的值和所述相应的全局有序集合阵列的值安排在所述第三有序集合阵列和所述第四全局有序集合阵列中的累计号码所指示的位置处，其中所述分组发送装置使用所述传输路径，并且封装和发送至少所述第二全局值号码阵列，所述分组接收装置并行使用所述传输路径，并接收另一存储器模块的封装后的第二全局值阵列，还包括第三顺序判断装置，用于将其自己的第二全局值号码阵列中的值在所述全局信息块中的顺序存储到第五全局有序集合阵列中，并且排序后的记录的顺序由所述第五全局有序集合阵列中的值决定。9.如权利要求8所述的信息处理系统，其特征在于所述分组发送装置通过将所述第二全局值号码阵列的值和所述第四全局有序集合阵列的值形成一对，来封装和发送所述第二全局值号码阵列和所述第四全局有序集合阵列，所述分组接收装置接收另一存储器模块的封装后的第二全局值号码阵列和第四全局有序集合阵列，并且所述第三顺序判断装置通过在其自己的第二全局值号码阵列的值和另一存储器模块的第二全局号码阵列的值相等时，比较形成一对各自的值的所述第四全局有序集合阵列的值，来判断顺序。10.如权利要求2至9中任何一项所述的信息处理系统，其特征在于所述存储器模块的控制设备包括寄存器群组，用于所述阵列，并且使用所述阵列的操作是在不访问存储器的情况下执行的。11.一种信息处理系统中的信息处理方法，所述信息处理系统包括多个信息处理单元，其中每一个保存本地信息块，以表达表状数据，所述表状数据被表达为包括项目和属于所述项目的项目值的记录阵列，以及分组传输路径，用于连接所述多个信息处理单元，其中所述本地信息块包括值列表，其中所述项目值是按对应于属于特定项目的项目值的项目值号码的顺序存储的，还包括指针阵列，其中指示所述项目值号码的指针值是按指示对应于所述记录的唯一本地顺序的号码的顺序存储的，并且在所述多个信息处理单元中的每一个中，所述信息处理方法的特征在于基于指示所述本地信息块中的本地顺序的号码创建指示所有所述多个信息处理单元中的唯一全局顺序的号码的步骤；所述多个信息处理单元中的每一个通过所述分组传输路径将所述值列表发送到另一信息处理单元的步骤；所述多个信息处理单元中的每一个通过所述分组传输路径接收来自所述另一信息处理单元的值列表的步骤；以及所述多个信息处理单元中的每一个通过参考来自所述另一信息处理单元的值列表中的项目值将所有所述多个信息处理单元中的全局顺序赋予所述本地信息块中的值列表的项目值的步骤。12.一种信息处理系统中的信息处理方法，所述信息处理系统包括多个存储器模块，其中每一个具有存储器、接口和控制设备，以及分组传输路径，其连接相邻存储器模块的接口，其中所述多个存储器模块中的每一个的存储器保存信息块，所述信息块包括值列表，用于表达表状数据，所述表状数据被表达为各包括项目以及属于所述项目的项目值的记录阵列，并且在所述值列表中项目值是按对应于属于特定项目的项目值的项目值号码的顺序存储的，所述信息块还包括指针阵列，其中指示所述项目值号码的指针值是按有序集合阵列的唯一顺序存储的，并且全局信息块由各存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：古庄晋二，
申请(专利权)人：特博数据实验室公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]