CPUのパイプラインストール

最終更新日 2024年01月23日

基礎

CPUのパイプラインストールとは、パイプラインが止まることです。パイプラインストールが発生し長く続くと、CPUの処理速度が大幅に遅くなります。

パイプライン

パイプラインとは、命令の特定の処理を専門に行うユニットを複数並べ、流れ作業のように各ユニットが専門の処理を行い終わったら次の命令の専門の処理を行い、各ユニットの待機時間をなくし性能を向上させることです。

パイプラインストールの例

命令の読込、命令の解読、命令の実行、命令の実行結果の書込、それぞれ処理にかかる時間が1クロックとします。


何らかの原因で命令3の実行に3クロックかかってしまうとします。このときパイプラインが止まりますが、これがパイプラインストールです。命令3の実行が続いていると、実行を行うユニットが空きません。命令4は解読が終わっても実行できないため待機します。そのため、解読を行うユニットが空きません。命令5は読込が終わっても解読できないため待機します。

命令3の実行が終わると、実行を行うユニットが空き、命令4を実行できます。解読を行うユニットも空き、命令5を解読できます。

この例では命令3の実行に3クロックかかるとしましたが、どこかで数十クロックや数百クロックかかるとパイプラインが止まる時間が長くなり、CPUの処理速度が大幅に遅くなります。

・ASCII.jp：CPU高速化の常套手段 パイプライン処理の基本 【その2】 (1/4)｜ロードマップでわかる！当世プロセッサー事情(2010/09/13更新記事)

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