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パイプライン方式と非パイプライン方式
mishidaの回答
- mishida
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みなさんも書かれていますが、別の視点で説明を試みます。 CPUは、1クロックで1処理を行います。 命令をメモリから(1)読み出し、(2)処理し、(3)結果をメモリに書き込むという単純な動作でも3クロックが必要になります。 そして(1)~(3)は、それぞれCPU内部の別々の回路が実行します。 ところで、普通に考えると、先の処理を3回行なうには、次のように9クロックが必要になります。 1↓ (1) 2↓ (2) 3↓ (3) 4↓ (1) 5↓ (2) 6↓ (3) 7↓ (1) 8↓ (2) 9↓ (3) しかし(1)~(3)は別々の回路で実行できるので、次のように同時に実行させることができます。すると、9クロックで3処理だったのが、6クロックで3処理できるようになり、高速化となるのです。 1↓ (1) 2↓ (2)(1) 3↓ (3)(2)(1) 4↓ (3)(2) 5↓ (3) パイプラインとは、特定の処理を受け持つ回路をベルトコンベアのように並べておいて(正確には、もっと複雑ですが)、効率よく処理を実行できるようにしているのです。 また、いまは3個に分けましたが、それぞれをさらに単純なものとして10個以上に分解することもあります。単純な処理であれば回路も簡単なので、クロックを数GHzなどにあげやすいということにもつながっています。 パイプラインとあわせて、スーパースカラーといった、複数の命令を同時に実行ように、たとえば先の(2)を数個用意する方法で、今のCPUは高速化しています。 ここでは深く踏み込んではいませんが、概略は伝えられたと思います。CPUに関する専門書籍なども書店にはありますので、本格的に学ぶのであれば、参照されるとよいでしょう。
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