基本情報技術者 テクノロジ系

CPUのパイプライン処理の説明として適切なものはどれか。

1. 複数のCPUで並列処理を行う技術
2. 命令の実行を複数の段階に分けて並行処理する技術 ✓ 正解
3. メモリアクセスを高速化する技術
4. キャッシュを効率的に使用する技術

📝 解説

CPUのパイプライン処理は1つの命令の実行を「フェッチ→デコード→実行→メモリアクセス→書き戻し」などの複数のステージに分け、各ステージで異なる命令を同時並行して処理することでスループット(単位時間当たりの処理命令数)を向上させる技術です。工場の組み立てラインに例えると、1台の車の全工程を完成させてから次の車に取り掛かるのではなく、第1工程・第2工程・第3工程の各作業台で同時に別々の車を組み立てることで全体の生産効率が格段に上がります。理想的なパイプラインではステージ数分のスループット向上が期待できます。ただし条件分岐命令(if文)で次に実行すべき命令が確定できない「パイプラインハザード(分岐ハザード)」が発生するとパイプラインが止まり(ストール)効率が下がります。これを解消するために「分岐予測」という技術が使われています。誤答の「複数のCPUで並列処理」はマルチプロセッサ・マルチコアの説明、「メモリアクセスを高速化する技術」はキャッシュメモリです。「パイプライン=命令実行を複数ステージに分けて同時並行処理・スループット向上」と覚えましょう!

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