応用情報技術者 コンピュータ構成要素

CPUのパイプライン処理の目的は何か?

1. 命令の実行を並列化してスループットを向上させること ✓ 正解
2. 消費電力を削減すること
3. キャッシュの命中率を向上させること
4. クロック周波数を上げること

📝 解説

CPUのパイプライン処理は「命令の実行ステージを分割して並行処理する」技術です。工場の組み立てラインに例えると最もわかりやすい!1つの製品を作るときに、塗装係・組み立て係・検査係が流れ作業で並行して作業することで、1人が全部やるより格段に速くなります。CPUでも「フェッチ→デコード→実行→ライトバック」という複数のステージを複数の命令が同時進行することでスループット(単位時間あたりの命令処理数)が向上します。ただし前の命令の結果を次の命令が必要とするデータ依存や、条件分岐があるとパイプラインが一時停止(ストール)する問題が発生します。消費電力の削減はパイプラインの主目的ではなく、キャッシュ命中率向上はキャッシュメモリの役割、クロック周波数の向上はパイプラインとは別の概念です。「パイプライン=命令を流れ作業で並行処理→スループット向上」という核心を押さえましょう!

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