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【パイプライン処理】

 CPUの処理速度を上げるための技術。最近のパソコン用CPUは、ほとんどこの技術に対応している。

 パソコンをはじめとして現在のコンピュータは基本的に、(1)命令を読み込む、(2)それを解釈する、(3)実行する、(4)結果を返す、といった手順で作業を行っている。そして、それぞれの作業に、1クロックが必要になる。クロックについては、クロック周波数のページをみてほしい。

 で、上記の作業が順調に繰り返されていれば、すごく効率がいいように見える。しかし実は、ムダだらけ。CPUの中では、上記4つの作業を別々の部分が担当している。そのため、どの部分も4クロックに1回しか仕事をしていないことになる。

 これを解決するために採用されたのがパイプライン処理だ。たとえば、命令を取り込む部分は、命令を解釈する部分にデータを渡したら、すぐに次の命令の取り込みを行う。こうして、どの部分も同時に次々と作業すると、単純計算で4倍の作業ができることになる。

 しかし実際には、そう単純には行かない。同じような作業が連続している場合は効率がいいのだけど、別の作業に切り替わったりすると、途中まで行っていた作業がムダになってしまう。つまり効率が落ちる。これを避けるために、分岐予測という技術が使われている。

 また最近のCPUは、複数のパイプライン処理を平行して実行できるようなっている。この技術を、スーパースカラーという。

 一方、ひとつの作業をより細分化してパイプラインを長くするといった工夫もされている。たとえばインテル社のペンティアム4は、なんと20段階ものパイプライン処理に対応していて、これをハイパーパイプラインと呼んでいる。

 またさらに、ひとつの CPU を仮想的にふたつに見せることで処理速度を上げる技術もある。これは、HTテクノロジ のページで。

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用語解説:下島 朗(株式会社エントラータ)監修

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