平成28年度 III-7

解説

この問題で問われていること

プロセッサの高速化技術(パイプライン、スーパーパイプライン、スーパースカラ、VLIW)と、ハザードの種類を区別する問題。

解き方

① 高速化技術: スーパーパイプライン=ステージを細かく分割、スーパースカラ=複数のパイプラインで同時実行、VLIW=コンパイラが並列にまとめる。構造ハザード=資源の競合、分岐が原因は制御ハザード
② ①最短時間は(D+N−1)×P、②VLIWは実行中に依存を検知しない、③スーパースカラはハザード回避の技術ではない、⑤は制御ハザード
③ ④

正解が正しい理由

スーパーパイプラインは、命令実行の各ステージを、さらに細かく分割することにより、1ステージの時間を短縮して、クロック周波数を高め、パイプラインの動作効率(スループット)を向上させる高速化技術である。したがって④が最も適切である。

各選択肢について

• ① 1ステージがPナノ秒、ステージ数Dのパイプラインで、N個の命令を実行するのに必要な最短時間は、(D+N−1)×Pナノ秒であり、N×P/Dではない。
• ② VLIWは、コンパイラが、依存関係のない複数の命令を、1つの長い命令語にまとめて、同時に実行する方式で、実行中にプロセッサが依存関係を検知して中断することはしない。
• ③ スーパースカラは、複数のパイプラインを備えて、複数の命令を同時に実行する技術だが、パイプラインハザードを回避するための技術ではなく、命令の並列実行でスループットを上げる技術。
• ④ 各ステージを細かく分割して動作効率を向上させるのは、スーパーパイプライン。これが正答。
• ⑤ 構造ハザードは、複数の命令が同じハードウェア資源を同時に必要とすることで、生じるストール。条件分岐が原因のものは、制御ハザード。

覚えるべきポイント

ハザードの種類: 構造ハザード(資源の競合)、データハザード(データ依存)、制御ハザード(分岐)。スーパースカラ=複数パイプラインで同時発行、スーパーパイプライン=ステージを細分化して高クロック化。