平成31年度春期 データベーススペシャリスト 午前Ⅰ 問4

高速化方式を見分ける一つの視点

プロセッサの高速化方式は、名称が似ていても、何を単位として処理を重ねたり分けたりしているかが異なります。用語の印象ではなく、その方式が速さを生み出す仕組みの核心がどこにあるかという一点に着目して検討しましょう。

この問題で問われていること

問われているのは、ある方式に固有の性質を、他の方式と取り違えずに判断できるかです。それぞれの方式が処理のどの段階や単位に工夫を加えているのかを、自分の言葉で説明できるか確かめながら読み進めてください。

視点

高速化の方式は、どれも「一定時間内に処理できる量を増やす」ことを目指しています。一方で、工夫を加える対象はそれぞれ異なります。たとえば、処理の流れのどこに手を入れているのか、何を単位として扱っているのかといった点です。この観点を軸に整理すると、名称や言い回しが似ていても、方式ごとの違いを区別しやすくなります。記憶した語句と照らし合わせるより、仕組みの核心をたどって考えることを重視してください。

確認ポイント

• 対象の方式が、処理のどの段階や単位に工夫を加えて速さを得ているのかを、自分の言葉で説明できるか
• その工夫の対象が、他の方式にも当てはまるものではなく、その方式に固有のものといえるか
• 名称や言い回しの印象ではなく、工夫の対象という同じ観点で各方式を比べられているか

正解

エ

解説

スーパスカラは、プロセッサ内部に複数の演算器を備え、並列実行可能な複数の命令を同時に発行して各演算器に振り分けることで、命令レベルの並列性を高める方式だよ。したがって正解はエだよ。

理由

スーパスカラは一つのプロセッサコアの中に複数の演算器（実行ユニット）を持ち、互いに依存しないで同時に実行できる複数の命令を同じクロックで発行して、それぞれの演算器で並列に処理する方式だよ。1クロック当たりに実行できる命令数を1より多くして、命令レベルの並列性を活用できるんだ。これはエの記述と一致するよ。

比較

アは一つのチップに複数のコアを載せるマルチコア、イは一つのコアで複数のスレッドを切り替えて実行するマルチスレッディング、ウは一つの命令で複数のデータを処理するSIMDの説明だよ。並列化の単位がコア、スレッド、データ、命令のどれなのかに注目すると区別しやすいよ。

選択肢ア

これは不正解だよ。一つのチップに複数のプロセッサコアを実装し、それぞれのコアで別々のスレッドを並列に実行する方式はマルチコアプロセッサの説明だよ。スーパスカラは一つのコアの内部で命令レベルの並列性を引き出す技術なので、コアの数を増やす方式とは並列化の階層が異なるんだ。

選択肢イ

これは不正解だよ。一つのプロセッサコアで複数のスレッドを切り替えながら並列に実行するのは、マルチスレッディング（ハードウェアマルチスレッディング）の説明だよ。スレッド単位の並列性を扱う技術で、並列実行可能な複数の命令を複数の演算器に振り分けるスーパスカラとは着目点が違うよ。

選択肢ウ

これは不正解だよ。一つの命令で複数の異なるデータに対する演算を複数の演算器で並列に実行するのは、SIMD（Single Instruction Multiple Data）の説明だよ。並列化の単位はデータで、実行する命令は一つだけなんだ。複数の命令を同時に発行して並列に実行するスーパスカラとは異なるよ。

選択肢エ（正解）

これは正解だよ。スーパスカラは、プロセッサ内部に複数の演算器（実行ユニット）を備え、並列実行可能な複数の命令を同時に発行して各演算器に振り分け、並列に実行する方式だよ。これにより1クロック当たりに実行できる命令数を1より多くでき、命令レベルの並列性を活用して処理性能を高められるんだ。

学習のポイント

マルチコア、マルチスレッディング、SIMD、スーパスカラを、並列化の単位（コア・スレッド・データ・命令）で区別しよう。