平成24年度秋期 ITストラテジスト 午前Ⅰ 問4

演算資源の割当を考える視点

命令並列実行の方式を見分けるときは、名称や語感から判断せず、命令と演算資源の関係、競合が起きた際の扱い、実行の進み方を同じ基準で整理して比較し、説明全体の整合性を確かめる。

この問題で問われていること

今回の確認点は、複数の命令が演算資源を求める場面で、資源の割当単位と競合時の判断基準が、問題文の説明と一貫しているか、さらにその結果が実行順序にどう反映されるかを見極めること。

視点

方式を直接当てにいくのではなく、命令がどの資源を必要とし、利用要求が重なったときに何を観察すべきかを整理する。実行順序、待ちの発生、資源の解放と再利用を、与えられた説明に沿って対応付ける。

確認ポイント

• 各命令が必要とする演算資源と、利用要求の重なり方を整理する
• 資源の割当単位と、競合が起きた際に確認すべき判断基準を照合する
• 割当の結果が命令の実行順序や待ちの発生にどう反映されるかを確認する

正解

ウ

解説

この問題は、命令を並列に実行できるかだけでなく、複数の演算器への命令の割当てを静的に行うか、ハードウェアが実行時に行うかを問うている。

理由

スーパスカラ方式は、プロセッサ内部に複数の演算器を備え、命令の依存関係や演算器の空き状況をハードウェアが実行時に判断して、複数命令を並列に発行・実行する方式です。

比較

VLIWはコンパイラが命令の組合せや演算器への割当てをあらかじめ決める。SMPは複数プロセッサを用いる構成であり、スーパパイプラインはパイプライン段階を細分化して動作周波数や処理速度の向上を図る方式です。

選択肢ア

これは不正解だよ。SMPは複数のプロセッサが主記憶などの資源を共有して処理する方式であり、プロセッサ間の並列実行を扱う。単一プロセッサ内部で、複数命令をどの演算器へ割り当てるかをハードウェアが動的に決定する方式を直接示すものではない。

選択肢イ

これは不正解だよ。VLIWは、コンパイラが命令の並列性を解析し、複数の演算器で実行する命令の組合せを命令語にまとめて、実行前に割り当てる方式である。設問のように、ハードウェアが実行時に演算器を動的に割り当てる方式とは異なる。

選択肢ウ（正解）

これは正解だよ。スーパスカラは、複数の実行ユニットを備え、命令の依存関係や各演算器の稼働状況をハードウェアが実行時に判断して、同時に実行可能な命令を適切な演算器へ動的に割り当てる方式である。

選択肢エ

これは不正解だよ。スーパパイプラインは、通常のパイプラインをさらに細かい段階へ分割し、各段階の処理時間を短くして高い動作周波数を実現する方式である。演算器への命令割当てをハードウェアが動的に行うことを表す用語ではない。

学習のポイント

命令並列方式とプロセッサ並列方式の違いを整理する。