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令和3年度 春期 午前Ⅱ 問21

コンピュータ構成要素

パイプラインに関する問題

パイプラインの深さをD,パイプラインピッチをP秒とすると,I個の命令をパイプラインで実行するのに要する時間を表す式はどれか。ここで,パイプラインは1本だけとし,全ての命令は処理にDステージ分の時間がかかり,各ステージは1ピッチで処理されるものとする。また,パイプラインハザードについては,考慮しなくてよい。

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✓ これが正解イ(I+D−1)×P

解説

最初の命令にDピッチ、以後1ピッチずつで(I+D−1)×Pです。

パイプラインでは、命令を幾つかのステージに分け、前の命令が次のステージへ進むと同時に、次の命令が最初のステージに入ります。最初の命令は、D個のステージを通り抜けるのにDピッチかかります。それ以降は、各ピッチの終わりに1個ずつ命令が完了していくので、残りのI−1個の命令には1ピッチずつ、合計I−1ピッチが加わります。したがって、全体ではD+(I−1)=I+D−1ピッチで、1ピッチがP秒なので(I+D−1)×P秒です。例えばD=5、I=10なら14ピッチとなり、ステージの表を描いて数えても同じ値になります。最初の1個はDピッチ、あとは1個につき1ピッチと分けて数えるのが、パイプラインの時間計算の基本です。

ほかの選択肢はなぜ違うのか

出典:令和3年度 春期 システムアーキテクト試験 午前Ⅱ 問21

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