パイプラインの実行サイクル
5 段のパイプラインをもつ CPU で，各ステージはそれぞれ 1 サイクルで処理される。ハザードによるパイプラインの停止が発生しないものとすると，20 個の命令をすべて実行し終えるまでに必要なサイクル数はどれか。
- ア20
- イ24
- ウ25
- エ100
正解と解説を見る
正解 イ
この問題の基礎知識
- パイプラインは，命令の処理を命令フェッチ，解読，実行などの複数のステージに分け，異なる命令の異なるステージを並行して処理する方式である。
- k 段のパイプラインで各ステージを 1 サイクルで処理し，ハザードがない場合，最初の命令は k サイクル目に完了し，以降は 1 サイクルごとに 1 命令ずつ完了する。よって n 命令では k＋（n−1）サイクルを要する。
- ハザードは，資源の競合，命令間のデータの依存関係，分岐命令などによってパイプラインの流れが乱れ，処理が停止したり無駄になったりする現象である。
ア20
1 命令が 1 サイクルで完了するとみなした誤りである。最初の命令が完了するまでにステージ数分の 5 サイクルが必要であり，その分を考慮していない。
イ24正解
最初の命令は 5 サイクル目に完了し，以降はパイプラインにより 1 サイクルごとに 1 命令ずつ完了する。よって 5＋(20−1)＝24 サイクルとなる。
ウ25
最初の命令の 5 サイクルに，20 命令分の 20 サイクルを加えた誤りである。最初の命令の完了サイクルを二重に数えており，正しくは 5＋(20−1)＝24 サイクルである。
エ100
パイプライン処理を行わず，1 命令ずつ 5 サイクルかけて逐次実行した場合のサイクル数（5×20）である。パイプラインでは各ステージが並行して動作する。
検証用の出典出典照合済み
IPA 応用情報技術者試験（レベル 4）シラバス照合の根拠（1 件）
- イ（正解）: 命令パイプラインは出題範囲
命令パイプライン，スーパーパイプライン，スーパースカラ
IPA 応用情報技術者試験シラバス Ver.7.2 · 中分類3 コンピュータ構成要素 1. プロセッサ (9) プロセッサの高速化技術（新しいタブで開きます）
検算: 問題文の条件（5 段，各 1 サイクル，停止なし）から，1 命令目は 5 サイクル目に完了し以後 1 サイクルに 1 命令完了するので 5＋(20−1)＝24。逐次なら 5×20＝100，25 は 5＋20 の二重計上，20 は充填時間の無視。条件が問題文で定義されている数え上げなので出典不要。