令和5年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問9
テクノロジ／コンピュータ構成要素全ての命令が 5 ステージで完了するように設計された，パイプライン制御の CPU がある。20 命令を実行するには何サイクル必要となるか。ここで，全ての命令は途中で停止することなく実行でき，パイプラインの各ステージは 1 サイクルで動作を完了するものとする。
出典：令和5年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問9
- ア20
- イ21
- ウ24
- エ25
正解：ウ
解説
パイプライン制御では，最初の命令が完了するまでにステージ数分の 5 サイクル掛かり，以降は 1 サイクルごとに 1 命令が完了します。よって 20 命令の実行に必要なサイクル数は 5＋(20−1)＝24 サイクルです。一般式では（ステージ数）＋（命令数−1）となります。
選択肢ごとの解説
- ア誤り。20 は 1 命令 1 サイクルで完了すると考えた場合の値で，最初の命令のパイプライン充填時間を考慮していません。
- イ誤り。21 はステージ数を 2 として 2＋19 のように計算した場合などの値です。
- ウ正しい。5＋(20−1)＝24 サイクルです。
- エ誤り。25 は 5×20÷4 や 5＋20 のように計算した場合の値で，正しくは最初の命令の 5 サイクルの後は 19 命令が 1 サイクルずつ完了します。