【AP試験】パイプライン制御のスーパスカラとスーパーパイプライン

情報処理

応用情報技術者試験に限らず情報処理の試験でよく出る問題だけど、実務に必要な知識でないので何度覚えても忘れるパイプライン制御についてふれる。

なお、TikTokで応用情報技術者試験のIT用語を復習するのに使うフラッシュカード(スライドショー)にしてみました。言葉ではなくイメージできた方がよいと思ったので、スーパスカラとスーパーパイプラインの図もいれてみましたが、いかがでしょうか。

TikTokの動画:パイプライン制御とは?

@gomiryo

パイプライン制御 #応用情報技術者試験

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パイプライン制御とは?

CPUで命令を実行する時に、データの読み込み(フェッチ)→解析・解読(デコード)→実行(エグゼキュート)→書き出し(ライト)の処理をそれぞれ分解して階段状に配置して実行していくことをパイプライン制御と呼びます。イメージとしてはこんな感じ↓

ブロック単位で区切ったものをステップと呼びます。その粒度はパイプライン制御の説明によって4~7つぐらいに細分化されて説明されるようですが、そのへんはあまり重要ではないようなので触れません(ただし、順番に読み込んで行った時に、何ステップですべての命令が終わるかどうか計算する問題は出るので、どういう仕組みなのかイメージできることは大切のようです)

パイプライン制御それ自体が並行してできるCPU効率を上げる仕組みにスーパースカラとスーパーパイプラインというものがあるので一緒に覚えてしまうのがいいでしょう。名前から類推できないので「覚えるしかない」です。

スーパースカラ方式とは?

スーパースカラ方式とは、パイプライン制御の同じ種類の命令を並行して処理できるようにしたもの。並行というキーワードがでてきたらスーパースカラ方式だと思っていいでしょう。イメージとしてはこんな感じ↓

命令が2ついっぺんに処理できるので効率がいいです。

スーパーパイプライン方式とは?

パイプラインをさらにスーパーにしちゃった仕組みです。

スーパーって頭につければいいと思っているな?

小学生ですか。

イメージとしては…こんな感じです。

ステージを短く区切ってCPUの使用効率をあげようとしています。パイプライン制御をもっとがんばったらスーパーパイプラインになっちゃったと、覚えておけばいいでしょう。言葉で言えば、処理を細分化したと捉えておきましょう。

まとめ

パイプライン制御は、命令を階段状にして処理効率を上げたもの。スーパースカラ方式は、処理を並行に行うことで処理効率を上げたもの、スーパーパイプライン方式は、処理をさらに細分化したものと覚えておきましょう。

以上。

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