CPUのスーパーパイプライン

最終更新日 2023年12月30日

基礎

CPUのスーパーパイプラインとは、パイプラインを細分化して数を増やし、CPUの処理速度を向上させることです。

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て性能を向上させることです。

細分化するとクロック周波数を上げやすい

パイプラインでは命令の処理を、命令を読み込む(フェッチ)、命令を解釈する(デコード)、命令を実行する(エグゼキューション)、命令の実行結果を書き込む(ライトバック)、以上4ステップに分けます。スーパーパイプラインでは8ステップ、10ステップ等に細分化します。

細分化してもメリットがなさそうです。1つの命令の処理が完了するまでのクロック数が増えるので、逆にデメリットになりそうです。このデメリットがありますが、クロック周波数を上げやすくなるメリットがあります。クロック周波数を上げるとしても、各ステップの処理に時間がかかるので限界があります。そこで細分化して各ステップの処理時間が短くなればクロック周波数を上げやすくなります。デメリットを超えるほどクロック周波数を上げればメリットが上回ります。

・スーパーパイプライン - 意味・説明・解説 : ASCII.jpデジタル用語辞典(2008/10/07更新記事)
・Part3　CPUを高速に動作させるための技術 | 日経クロステック（xTECH）(2007/08/28公開記事)

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