平成21年度秋期 ITサービスマネージャ 午前Ⅰ 問4

命令処理の時間と時刻表

処理時間の合計と経過時間の違い、時間を測る用語、時刻表の読み方を準備しよう。

この問題で問われていること

複数の作業が重なる時刻表では、個々の作業に費やした時間と、全体の開始から終了までの時間をどう区別するか。

命令処理の時間と時刻表

複数の作業が重なる時刻表では、個々の作業に費やした時間と、全体の開始から終了までの時間をどう区別するか。

確認ポイント

• クロック周期、レイテンシ、スループットは、それぞれ何を測る量か。単位を含めて比較してみよう。
• 命令フェッチ、デコード、実行はどのような処理か。命令とステージを混同しないように整理してみよう。
• 時刻表の区間数と境界の時刻の数はどう違うか。短い作業の例で、開始時刻と終了時刻を書いて確かめてみよう。 パイプラインハザードの種類を調べ、時刻表を作る際にどのような待ち時間の有無を確認する必要があるか整理してみよう。

正解

イ

解説

添付の公式解答表では，午前Ⅰ試験の問4の正解は「イ」です。パイプラインの深さ D はステージ数を表します。最初の命令が全ステージを通過するには D × P 秒かかる。ハザードがないため，後続の命令は処理を重ねて進み，最初の命令の完了後は P 秒ごとに1個ずつ完了する。残りは I − 1 個なので，全体の所要時間は D × P ＋ (I − 1) × P ＝ (I ＋ D − 1) × P 秒となる。

添付の公式解答表では，午前Ⅰ試験の問4の正解は「イ」です。パイプラインの深さ D はステージ数を表します。最初の命令が全ステージを通過するには D × P 秒かかる。ハザードがないため，後続の命令は処理を重ねて進み，最初の命令の完了後は P 秒ごとに1個ずつ完了する。残りは I − 1 個なので，全体の所要時間は D × P ＋ (I − 1) × P ＝ (I ＋ D − 1) × P 秒となる。

選択肢ア

誤り。最初の命令が完了するまでに D ピッチ，残りの I − 1 個が完了するまでに I − 1 ピッチを要する。この式は所要時間を 1 ピッチ分多く数えている。

選択肢イ（正解）

正しい。最初の命令は D ピッチ後に完了し，以後は 1 ピッチごとに次の命令が完了する。合計 D ＋ (I − 1) ピッチに，1 ピッチの時間 P 秒を掛けた式である。

選択肢ウ

誤り。パイプラインでは複数の命令の処理が重なるため，所要ピッチ数は I × D ではない。また，秒数に換算するにはピッチ数に P を掛ける必要があり，P を加える式は適切でない。

選択肢エ

誤り。命令数と段数の積から 1 を引いても，処理の重なりを正しく数えられない。また，所要時間はピッチ数に P を掛けて求めるので，P を加える式は適切でない。

学習のポイント

複数の作業が重なる時刻表では、個々の作業に費やした時間と、全体の開始から終了までの時間をどう区別するか。