スーパースカラ
Superscalar
すーぱーすから
複数の命令を同時に発行・実行するプロセッサアーキテクチャ。複数の実行ユニット(ALU、FPU等)を備え、命令レベルの並列性を活用して1クロックサイクルで複数命令を処理する。高性能な組込みプロセッサ(Cortex-A系等)で採用される。
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他の資格での定義
複数のパイプラインを並列に持ち、1クロックサイクルで複数の命令を同時に実行できるプロセッサアーキテクチャ。命令レベルの並列性を活用してスループットを向上させる。
複数の命令を同時に発行・実行できるプロセッサアーキテクチャ。複数の実行ユニット(演算器)を備え、依存関係のない命令を並列に処理する。命令レベル並列性(ILP)を活用して性能を向上させる。
複数の演算器を備え、依存関係のない複数の命令を同時に発行して並列に実行するプロセッサの方式。命令の取出しから実行までの順序をハードウェアが動的に制御して命令レベルの並列性を引き出し、1クロック当たりに実行する命令数を増やす。
Past Exams
過去問での出題
過去問で 2 回出題(応用情報技術者試験 1・システムアーキテクト試験 1)。うち 1 回は用語そのものを問う問題です。
出典: 独立行政法人情報処理推進機構(IPA)の過去問題。問題文は IPA のサイトの PDF で確認できます。「用語を問う問題」は、この用語の説明や特徴そのものを問う問題です。「選択肢」は、問題文ではなく選択肢に出たものです。用語名で照合しているため、関係の薄い問題が含まれることがあります。
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命令の実行を複数のステージ(フェッチ、デコード、実行、メモリアクセス、ライトバック等)に分割し、各ステージを並行して処理する技法。スループットが向上するが、分岐予測ミスやデータハザードによるパイプラインストールが課題となる。
1命令の実行に要する平均クロックサイクル数。プロセッサ性能の重要な指標で、CPIが小さいほど高速。MIPS(100万命令/秒)= クロック周波数 ÷ CPI ÷ 10^6 の関係がある。パイプラインやキャッシュ効率がCPIに影響する。
プロセッサが1秒間に実行できる命令数を100万単位で表した性能指標。MIPS = クロック周波数(Hz) ÷ CPI ÷ 10^6で計算される。命令の種類による実行時間の違いを考慮しないため、異なるアーキテクチャ間の比較には注意が必要。
1秒間に実行可能な浮動小数点演算の回数を示す性能指標。科学技術計算やスーパーコンピュータの性能評価に用いられる。GFLOPS(10^9)、TFLOPS(10^12)、PFLOPS(10^15)などの単位で表記される。
並列化による高速化の上限は、並列化できない部分の割合によって決まるという法則。逐次処理の比率が1割あればプロセッサをいくら増やしても速度向上は10倍を超えられず、並列化の投資判断の根拠となる。
プログラムの実行に要する時間の最大値。リアルタイムシステムの設計において、タスクがデッドラインを満たせるかどうかを判断するために用いる。キャッシュミスや割込みによる遅延も考慮して算出する。
