※この記事は
「栢木先生の基本情報技術者教室」を参考に学んだことをまとめた記事です。
CPUの高速化について
CPUの命令のおさらい
①命令の取り出し
②命令の解読
③実効アドレス計算
④オペランドの取り出し
⑤命令の実行
⑥演算結果の格納
- 逐次制御方式とは6つ流れを1命令ずつ繰り返し実行すること
時間がかかり、効率が悪いです・・・
- パイプライン方式 とは複数の命令を1つずつずらしながら並行処理する方式
メリット
効率が上がる
デメリット
分岐命令が来ると、先読みしていた命令を破棄し、新たに分岐先の命令を実行する必要がある
デメリットの解決策
処理の順序が乱れること = パイプラインハザード
パイプラインハザードを起こさないために、分岐予測や投機実行などが使われる
分岐予測 = 実行される確率の高い方を予測する
投機実行 = 分岐先が正しければその結果を利用する
- CPUの高速化を図るためにスーパーパイプライン方式やスーパースカラ方式も活用されている
スーパーパイプライン方式
パイプラインをさらに細分化した方式
スーパースカラ方式
複数のパイプラインを利用して同時に複数の命令を実行することで、高速化を図る方式
- CPUの命令セットアーキテクチャとしてCISC（シスク）とRISC（リスク）がある
CISC（シスク）
１回の命令で複雑な処理ができる
使用用途: PCのCPU
RISC(リスク)
命令の実行時間が均等になり、パイプラインで効率よく処理ができる
使用用途: スマホ・タブレット
マルチコアプロセッサとは1つのCPU内に複数のコアを備えたもの
メリット
消費電力を抑えながら、処理速度の高速化を図ることができるGPUとは3Dの画像処理を高速に実行する画像処理装置のこと