[发明专利]计算装置、计算方法以及程序

说明书

技术领域

本发明涉及计算装置、计算方法以及程序。

背景技术

目前，特别在图像处理、图形学的领域中计算量非常大，另外，大部分需要实时地重复多次计算。其中，这样的计算大部分为下述模式。

(1)基于矩阵·矢量的计算(例如坐标轴的旋转等的计算)

(2)针对大量数据重复相同运算(例如使图像全体的颜色反转等计算)

为了应对使这些处理高速化的需求，在CPU或图形插件板(GPU(GraphicsProcessing Unit))中安装了SIMD(Single Instruction Multiple Data)功能(以下称为SIMD功能)。

在此，图1是用于说明SIMD功能的一例的图。

在通常的运算中，在CPU的1个时钟中针对一组自变量进行一次运算，但当利用SIMD功能时，例如可以在1个时钟中针对8组自变量进行同种运算(也存在自变量一方不是矢量，而是标量的运算)。通过安装了SIMD功能的CPU，除四则运算以外有时还进行比较运算(等号、大小关系)或通过程序库与exp(x)、sin(x)、cos(x)等非线性函数对应。另外，不限于使用这些程序库等在线性代数中一般使用的矢量·矩阵的计算，有时也可以针对非线性计算实现高速化。

作为数值计算方法之一，存在格子法。

图2是用于说明格子法的图。在图2中，m表示格子的横轴坐标。另外，在图2中，l表示格子的纵轴坐标。在图2中，作为格子的一例表示了3项格子。格子法中的数值计算中存在很多模式，但在多数情况下，可以对格子的全部节点的值都通过同种运算顺次进行计算。在格子的计算中有向前进方向(右方向)进行计算的情况、和向后退方向(左方向)进行计算的情况，但计算的思路相同。

图3是用于说明前进中的m＝3处的节点的值的计算方法的图。

以前进方式计算m＝3处的节点(1)、(2)的值时，计算装置分别使用m＝2处的黑圈、白圈的节点的值进行计算。在此，所谓节点的值，根据应用格子法的模型而不同，例如在将格子法应用于金融学的情况下，是股价或利率等。节点的值，针对每个节点不限于1个，有时针对每个节点保存多个值。另外，在以格子的值为股价的情况为例时，图3所示的格子的上下，表示股价的概率变化。

图4表示求节点的值的式子的一例。在图4中，函数f取决于应用格子法的模型或模型中应用格子法时的方法等。当使用SIMD安装了函数f时，函数的各自变量以及返回值成为相同长度的阵列。

在格子法的情况下，如图3所示，对于m的值，节点不固定。即，例如m＝2的节点的数量和m＝3的节点的数量不同(以图1为例时，自变量的要素数和结果的要素数不同)。因此，存在无法进行矢量彼此的运算，无法使用(或应用)SIMD功能的问题。因此，即使有具备SIMD功能的CPU等的运算处理装置，由于在使用格子(格子法)的计算中无法利用SIMD功能，因此存在无法使计算处理高速化的问题。

【专利文献1】日本专利第3958662号公报

发明内容

鉴于上述问题而提出本发明，其目的在于在使用格子的计算中使计算处理高速化。

因此，本发明提供一种具有运算处理装置的计算装置，该运算处理装置具有以1个命令执行多个运算的SIMD功能，该计算装置具备：决定单元，其为了在格子的横轴坐标m的值增大的方向上计算格子的节点的值时，可以通过在m＝n-1上追加虚拟节点，利用所述SIMD功能使用m＝n-1的节点的值和追加的虚拟节点的值进行矢量运算来求出m＝n的节点的值，而决定所述追加的虚拟节点；追加单元，其在m＝n-1上追加通过所述决定单元所决定的虚拟节点；以及计算单元，其利用所述SIMD功能，使用m＝n-1的节点的值和通过所述追加单元所追加的虚拟节点的值进行矢量运算，由此计算出m＝n处的节点的值。

通过成为所述结构，计算装置，为了可以通过在m＝n-1上追加虚拟节点，利用SIMD功能使用m＝n-1的节点的值和追加的虚拟节点的值进行矢量运算来求出m＝n的节点的值，而决定所述追加的虚拟节点，在m＝n-1上追加所决定的虚拟节点，利用所述SIMD功能，使用m＝n-1的节点的值和追加的虚拟节点的值进行矢量运算，由此计算出m＝n处的节点的值。因此，在使用格子的计算中，可以使计算处理高速化。

在此，所谓具有SIMD功能的运算处理装置，例如对应于具有SIMD功能的CPU、具有SIMD功能的GPU等。