CPUのステージとは?

最終更新日 2019年10月11日

CPU のステージとは何か

【4Gamer.net】 − ゲーマーにとって,CPUとは何か − には、以下のとおり書かれています。(この記事の公開年月日は不明)
 図1は,CPUの構造をとことん単純化したものだ。大別すると,「フェッチ(Fetch)」「デコード(Decode)」「エグゼキュート(Execute)」「ライトバック(Write Back)」という4ステージに分類される。
同記事のさらなる解説によると、フェッチではメインメモリもしくはキャッシュメモリから次に処理する命令を取り込みます。

デコードでは、フェッチで取り込んだ命令を解釈し、実際に処理する内容を決めます。

エグゼキュートでは、デコードで解釈した処理の内容を実行します。処理に必要なデータは、レジスタ、キャッシュ、メインメモリから読み込みます。

ライトバックでは、エグゼキュートで実行した処理の結果を、レジスタ、キャッシュ、メインメモリへ格納します。

ASCII.jp:CPU高速化の常套手段 パイプライン処理の基本 【その1】 (3/4)|ロードマップでわかる!当世プロセッサー事情 には、以下のとおり書かれています。(この記事の公開年月日は2010年9月6日)
一般にCPUの場合、行なう処理は次の5段階(ステージと呼ぶ)からなる。

Fetch
次に処理すべき命令を、メモリーやキャッシュから取得する。
Decode
取得した命令を解釈し、どんな処理を実行すべきかを決定する。
Data Fetch
必要なら、処理に必要なデータを取り込む。
Execute
処理する。
Writeback
処理結果を出力。
同記事のさらなる解説によると、古い CPU では Decode と Data Fetch を一緒にして4ステージにする、さらに Execute と Writeback を一緒にして3ステージにする、さらに Fetch と Decode も一緒にして2ステージにすることも可能だそうですが、一般的には5ステージとなるそうです。

以上いろいろな記事を見てきましたが、CPU の構造を大まかに機能ごとに段階に分け、各段階のことをステージと呼ぶようです。

分け方は様々ですが、一般的にはフェッチ、デコード、データフェッチ、エグゼキュート、ライトバック、以上の5ステージとなるようです。


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