【基本情報技術者試験】CPUの高速化技法について知ろう

本記事では基本情報技術者試験にも出題されるCPUの高速化技法について解説しています。 目次は以下の通りです。

CPUとは

CPUはプログラムの実行を制御する装置であり、演算機能と制御機能を持ちます。情報の演算処理や記憶装置とのデータの読み書きを担当します。システムの性能はCPUの処理速度に影響され、高性能なCPUほど処理が速くなります。また、各装置の制御や演算処理を担当し、中央処理装置とも呼ばれます。CPUを高速化する方法はいくつかありますが、それぞれ解説していきます。

逐次制御方式

こちらは一般の状態、いわゆる高速化していない状態の方式で、1つの命令を順番に実行する方式です。なので、命令1の命令実行が終了したら、命令2にうつるという形です。

パイプライン方式

パイプライン方式は1つの命令を、複数のステージに分け、これらを並列に処理することで、処理時間を短縮させる方式です。具体的には命令1の命令の解読(ステップ2)が始まったときに命令2の命令の取り出し(ステップ1)を開始されるものです。

スーパーパイプライン方式

スーパーパイプライン方式は1つの命令を、さらに複数のステージに分け、これらを並列に処理することで、処理時間を短縮させる方式です。
具体的には命令1の命令の取り出し(ステップ1)の途中でに命令2の命令の取り出し(ステップ1)を開始されるものです。

スーパースカラ方式

スーパースカラ方式はパイプライン方式とほぼ同義ですが、複数の命令を同時に実行させることにより、処理時間を短縮させる方式です。具体的には命令1と2の命令の解読(ステップ2)が始まったときに命令3と4の命令の取り出し(ステップ1)を同時に開始されるものです。

まとめ

本記事のポイントを以下にまとめます。