プロセッサの高速化方式とコア構成

プロセッサの高速化は、クロック向上だけでなく、パイプライン、複数命令発行、キャッシュ、分岐予測、複数コア、ベクトル処理等で並列性を利用します。

■ 試験で押さえるポイント

• パイプラインは命令処理を段階に分け、異なる命令の各段階を重ねてスループットを高めますが、分岐や依存でハザードが起きます。

• スーパースカラは複数の実行器へ一クロックで複数命令を発行し、アウトオブオーダ実行は依存しない命令を先に実行します。

• マルチコアは一チップへ複数の物理コアを搭載し、SMTは一物理コアの実行資源を複数の論理スレッドで共有します。

• SIMD・ベクトル命令は一命令で複数データを処理します。並列化できない部分、メモリ帯域、同期、消費電力が性能向上の限界になります。

■ 選択肢での判断ポイント

マルチコアは物理コアを増やし、SMTは一コアの未使用資源を複数スレッドで活用します。パイプラインは一命令の遅延より命令列のスループットを高める点を押さえます。

例: 4コアで各コア2スレッドのSMTならOSから8論理CPUに見えますが、8個の独立した物理コアと同じ性能ではありません。