平成25年度秋期 ネットワークスペシャリスト 午前Ⅱ 問22

処理段階のつながりを読む

パイプライン問題では、各段階が何を受け取り、どの時点で次の段階へ進むかに注目し、段階間の依存関係と処理の重なり方を整理して考えます。用語の定義を揃え、図や表にして時系列を追うと、条件の読み違いを抑えられます。

この問題で問われていること

確認の中心は、段階ごとの処理内容そのものではなく、前の段階の結果が次の段階に渡る関係です。入力・出力・待ち合わせの有無を並べ、全体の流れを丁寧に比較してください。特に段階間の関係を一貫して捉えることが重要です。

視点

各段階を同じ粒度で整理し、入力、出力、依存する情報、処理が進む条件を対応づけます。そのうえで、段階同士が独立して扱える部分と、前後関係を意識すべき部分を区別し、全体の流れを時系列で確認しましょう。

確認ポイント

• 各段階の入力と出力を対応づける
• 段階間にある依存関係を確認する
• 処理の進行条件を時系列で整理する

正解

イ

解説

パイプラインの深さがDステージ、各ステージの処理時間がP秒なので、最初の命令の完了にはD×P秒かかる。その後は命令ごとにP秒間隔で完了するため、I個では全体が（D＋I−1）ピッチとなり、（I＋D−1）×P秒です。

理由

最初の命令はD個のステージを通過するため、完了までにDピッチ必要です。2個目以降はハザードを考慮しない条件なので、各命令が1ピッチずつ後から完了する。したがってI個目の完了は、D＋I−1ピッチ後となり、1ピッチがP秒なので（I＋D−1）×P秒になる。

比較

アは正しいピッチ数より1ピッチ多く、値は正答よりP秒大きい。ウとエは命令ごとにDステージ分を繰り返す形で、パイプラインによる重なりを表していない。また、Dはステージ数、Pは秒という条件なので、IDにPを加える形は単位の扱いも設問条件と整合しない。

選択肢ア

これは不正解だよ。最初の命令が完了するまでにDピッチ必要で、その後のI−1個は各1ピッチ間隔で完了するため、必要なピッチ数はD＋I−1である。この式はD＋Iピッチとしており、設問条件から1ピッチ分、つまりP秒多い。

選択肢イ（正解）

これは正解だよ。最初の命令の完了までにDピッチ、残りI−1個の命令にそれぞれ1ピッチずつ必要なので、全体はD＋I−1ピッチとなる。1ピッチがP秒だから、所要時間は（I＋D−1）×P秒である。

選択肢ウ

これは不正解だよ。I×Dは、各命令をDステージ分ずつ順番に処理する場合のピッチ数に相当するが、設問はパイプライン処理であり、命令の処理を重ね合わせる。さらに、ピッチ数にP秒を加える形で、単位の扱いも条件と合わない。

選択肢エ

これは不正解だよ。I×D−1という部分は、各命令をDステージ分ずつ処理する考え方から外れており、パイプラインの最初の充填と後続命令の間隔を表していない。加えて、ピッチ数にP秒を加えており、設問の単位条件とも一致しない。

学習のポイント

パイプラインの充填時間と、後続命令の完了間隔を区別して考える。