令和3年度 春期 システムアーキテクト試験 午前Ⅱ 問21
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かかり，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3年度 春期 システムアーキテクト試験 午前Ⅱ 問21
- ア(I＋D)×P
- イ(I＋D－1)×P
- ウ(I×D)＋P
- エ(I×D－1)＋P
正解：イ
解説
パイプライン処理では，最初の命令がパイプラインの全ステージ（D段）を通過するのにD×Pの時間が掛かり，2番目以降の命令はステージが1段ずつずれて重なりながら実行されるため，1命令当たりPずつの時間で処理が進みます。したがって，I個の命令を実行するのに要する全体の時間は，最初の1命令分のD×Pに，残り(I－1)個の命令の各々に掛かる時間(I－1)×Pを加えた，D×P＋(I－1)×P＝(I＋D－1)×Pという式で表されます。
選択肢ごとの解説
- ア誤り。(I＋D)×Pは，実際に要する時間よりも1ピッチ分余分に見積もった式であり，適切ではありません。
- イ正しい。I個の命令をパイプラインで実行するのに要する時間は，(I＋D－1)×Pという式で表されます。
- ウ誤り。(I×D)＋Pは，パイプライン処理による重なりを考慮していない式であり，適切ではありません。
- エ誤り。(I×D－1)＋Pも，パイプライン処理による重なりを正しく反映していない式であり，適切ではありません。