A highly concurrent control and data flow computer architecture(HCCD) which is proposed for general purpose parallel computing is designed and presented. Also, its two-level program organization and representation are studied.
The program organization for the HCCD architecture combines the concepts of data flow computing and control flow computing. The data flow approach at the lower level exploits all the concurrency within each block of instructions without primitive synchronizing operators. The control flow approach at the higher level provides safe executions of the DF-blocks in parallel and sharing of data structures without any complication.
It is shown that the control token coloring scheme not only exploits nearly all the potential concurrency in a given program, but also reduces the synchronization problems arising in the conventional MIMD architectures.
To synchronize the parallel executions of the DF-blocks with minimum constraints, two types of the DF-blocks, namely, the PDF-and SDF-blocks, are introduced and the activation records are used to exploit more concurrency.
The HCCD architecture contains ring structured data flow processing units with a control processor connected to a memory system. The modular and asynchronous nature of the HCCD architecture makes the system design simple. The most significant aspects of the HCCD architecture, i.e., the SDF-block scheduling, the management of the color, the instruction scheduling, etc. are described in detail. Also, the analyses of the HCCD architecture are made in several aspects.
본 논문은 기존 시스템보다 더 넓은 범위의 분야에서 활용될 수 있는 새로운 병렬처리 프로그램 구조 및 프로그램 표현 방식과 그를 위한 컴퓨터 구조를 제시하였다. 제시된 병렬처리 프로그램 구조는 기존의 데이타 흐름 방식의 computing과 제어 흐름 방식의 computing의 장점을 혼합하는 방식으로, 하부 구조에서는 데이타 흐름을 이용한 병렬처리를 도모하였고 상부 구조에서는 제어 흐름을 이용하여 데이타 구조의 sharing과 DF-블럭의 병렬처리를 용이하게 하였다.
이러한 프로그램 구조 하에서 제어 토큰의 coloring scheme을 이용하여 프로그램에서 찾을 수 있는 concurrency를 높였으며, 기존의 MIMD 컴퓨터 구조에서 발생되는 synchronization 문제들을 감소시켰다. 이를 위하여 2 가지 형태의 DF-블럭들을 도입하였으며, 이 2 가지의 블럭들과 activation record를 이용하여 더 많은 concurrency를 찾았다.
제시된 컴퓨터 구조는 제시된 프로그램 구조를 효율적으로 수행할 수 있도록 주 기억장치로 연결되는 제어 프로세서와 명령어 수행부들로 구성된다. 이 구조는 modular하고 asynchronous한 특징을 가지므로 시스템의 구성 및 확장이 용이하다.
컴퓨터 구조의 중요한 특징인 DF-블럭 스케줄링, color의 관리, 명령어 스케줄링 방법 등을 제시하였고, 여러 측면에서 이 컴퓨터 구조의 특성을 분석하였다.
