令和5年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午前Ⅱ 問3
テクノロジ／コンピュータ構成要素パイプラインの深さを D，パイプラインピッチを P 秒とすると，I 個の命令をパイプラインで実行するのに要する時間を表す式はどれか。ここで，パイプラインは 1 本だけとし，全ての命令は処理に D ステージ分の時間が掛かり，各ステージは 1 ピッチで処理されるものとする。また，パイプラインハザードについては，考慮しなくてよい。
出典：令和5年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午前Ⅱ 問3
- ア（I＋D）× P
- イ（I＋D－1）× P
- ウ（I × D）＋ P
- エ（I × D－1）＋ P
正解：イ
解説
パイプラインでは，最初の命令が完了するまでに D ステージ，すなわち D ピッチ分の時間が掛かります。2 個目以降の命令は 1 ピッチごとに次々と完了していくので，残り I－1 個の命令には （I－1）ピッチが必要です。したがって全体では （D ＋ I － 1）ピッチ，時間にすると （I ＋ D － 1）× P 秒となります。
選択肢ごとの解説
- ア誤り。最初の命令の D ピッチと残り I 個分を足した式であり，1 ピッチ余分に数えています。I ＝ 1 のとき （1＋D）× P となり，1 命令の実行に D ピッチしか掛からないことと矛盾します。
- イ正しい。先頭の命令に D ピッチ，以降の I－1 命令に 1 ピッチずつが必要なので，合計は （I ＋ D － 1）× P 秒です。
- ウ誤り。I × D はパイプライン化せずに全命令を逐次実行した場合のピッチ数に相当し，パイプラインによる重なりを考慮していません。また P を掛けずに足しているので次元も合いません。
- エ誤り。ウと同様に逐次実行を前提とした I × D を用いており，さらに P を加算しているので時間の式になっていません。