平成30年度 III-11

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=各ステージを細かく分けてクロックを上げる、スーパースカラ=複数のパイプラインで同時に実行、VLIW=コンパイラが並列にできる命令をまとめる。構造ハザード=資源の取り合い(分岐が原因なのは制御ハザード)
② ①最短時間は(D+N−1)×P、②依存関係はコンパイラが解決、③は制御ハザード、④ハザードを回避する技術ではない
③ ⑤

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⑤が最も適切である。

各選択肢について

• ① 1ステージPナノ秒・D段のパイプラインでN個の命令実行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命令を1つの長い命令語にまとめ同時実行する方式で、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ない(依存解決はコンパイラの役割)。
• ③ 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。
• ④ 複数パイプラインで複数命令を同時実行する高速化技術はスーパースカラだが、ハザード回避技術ではなく命令並列実行でスループットを上げる技術。
• ⑤ 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。

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。