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プロセッサの性能と高速化技術―プロセッサの性能、パイプライン処理方式など

プロセッサの性能、パイプライン処理方式など。プロセッサの性能と高速化技術についてまとめています。

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目次

このページの目次です。

1. プロセッサの性能
2. パイプライン処理方式
3. 参考書

知識の幅を広げるための参考
更新履歴

1. プロセッサの性能

プロセッサの性能は、内部時計の速さや、単位時間に実行できる命令数などで表されます。

MIPS(Million Instruction Per Second:平均命令実行時間)

MIPS(Million Instruction Per Second)は、 1秒間に実行できる命令数を100万命令単位で表したものです。 したがって、1MIPSは1秒間に100万命令実行する性能があるということになります。

平均命令実行時間が20ナノ秒の例

平均命令実行時間が20ナノ秒のコンピュータがある場合、このコンピュータの性能は50MIPSになります。

50MIPSのプロセッサの平均命令実行時間を求める場合は次のようになります。 50MIPSの処理装置は、1秒間に50,000,000命令を実行することが出来ます。 時間の単位が次のとおりですから、

時間の単位
1秒1,000ミリ秒
1,000,000マイクロ秒
1,000,000,000ナノ秒
1,000,000,000,000ピコ秒

1,000,000,000ナノ秒÷50×1,000,000命令=1,000÷50=20ナノ秒となります。

CPI(Clocks Per Instruction)

CPI(Clocks Per Instruction)とは、1命令あたりの実行クロック数を表します。 したがって、「出現頻度×実行クロック数」でもとめます。

2. パイプライン処理方式

パイプライン処理方式は、 一つのプロセッサにおいて、複数の命令を少しずつ段階をずらしながら同時実行する方式です。 命令の実行を「取出し」と「実行」に分け、ある命令の「実行」と次の命令の「取出し」を並列に行うことで処理を高速化します。

スーパーパイプライン

スーパーパイプラインは、パイプラインの各段階をさらに細かく分割し、それぞれにユニットを割り当てる方式です。

知識の幅を広げるための参考

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