「スーパースカラって何…？」
応用情報技術者試験では、CPUアーキテクチャの分野で頻出ですが、
- パイプラインとの違いは？
- CPUが速くなる理由は？
- 「並列実行」ってどういうこと？
- スーパーパイプラインと何が違うの？
で苦手な人が非常に多い分野です。
この記事では、
- スーパースカラとは？
- パイプラインとの違い
- スーパーパイプラインとの違い
- メリット
- 試験での頻出ポイント
を5分で理解できるように解説します！
まず結論
スーパースカラ
「1クロックで複数の命令を同時に実行する方式」
CPUの処理能力を
並列実行によって向上させます。
スーパースカラとは？
超重要！
通常のCPUは、
1クロックで
命令1つを実行します。
一方、
スーパースカラでは
命令A
命令Bを
同時に実行できます。
イメージ
通常のCPU
1クロック
↓
命令1個スーパースカラ
1クロック
↓
命令1
命令2↓
2つ同時に実行！
なぜ速くなるの？
超重要！
CPUの中には、
複数の演算装置（実行ユニット）があります。
スーパースカラでは、
それらを同時に使うことで
複数の命令を並列に実行できます。
例
例えば
通常なら
1秒
↓
1個処理ですが、
スーパースカラなら
1秒
↓
2個処理できるため、
処理速度が向上します。
パイプラインとの違い
超頻出！
パイプライン
1つの命令を
複数の工程に分けて処理します。
命令1
取得
↓
解読
↓
実行複数の命令を
流れ作業で処理します。
スーパースカラ
複数の命令そのものを
同時に実行します。
命令1
命令2
↓
同時実行スーパーパイプラインとの違い
これも頻出！
| 比較 | スーパースカラ | スーパーパイプライン |
|---|---|---|
| 方法 | 命令を並列実行 | パイプラインを細分化 |
| 改善方法 | 実行ユニットを増やす | クロック数を増やす |
| 同時実行 | ○ | × |
イメージで理解
パイプライン
1人が流れ作業
スーパーパイプライン
流れ作業を細かくする
スーパースカラ
2人で同時に作業する
レストランで例えると
分かりやすい！
通常
料理人1人
↓
料理を1皿ずつ作る。
スーパースカラ
料理人2人
↓
2皿同時に作れる。
試験で覚えるポイント
超重要！
パイプライン
流れ作業
スーパースカラ
同時実行
スーパーパイプライン
工程を細かくする
よくあるひっかけ
「スーパースカラはパイプラインを細かくする方式」
→ ❌違う！
それは
スーパーパイプライン
です。
「スーパースカラは命令を順番に実行する」
→ ❌違う！
複数命令を同時に実行
します。
「パイプラインとスーパースカラは同じ」
→ ❌違う！
パイプラインは
流れ作業
スーパースカラは
並列実行
です。
応用情報で超頻出
かなり狙われる👇
- スーパースカラ
- パイプライン
- スーパーパイプライン
- パイプラインハザード
- CPU
- 命令実行
1分で復習！
スーパースカラ
複数命令を同時実行
パイプライン
流れ作業
スーパーパイプライン
工程を細分化
超重要
- スーパースカラ＝並列実行
- パイプライン＝工程を重ねる
- スーパーパイプライン＝工程を細かくする
- CPUの実行ユニットを有効活用する
- 「同時実行」がキーワード！
練習問題
問題
スーパースカラ方式の説明として最も適切なものはどれか。
ア
パイプラインの段数を増やしてクロック周波数を高める方式
イ
複数の命令を同一クロックで並列実行する方式
ウ
キャッシュメモリの容量を増やして高速化する方式
エ
命令を圧縮してメモリ使用量を削減する方式
解答
正解：イ
解説
スーパースカラ方式は、CPU内の複数の実行ユニットを利用して、複数の命令を同一クロックで並列実行する方式です。これにより、CPUの処理性能を向上させることができます。
まとめ
スーパースカラとは
「1クロックで複数の命令を同時に実行する方式」
超重要
- スーパースカラ＝並列実行
- 1クロックで複数命令を処理できる
- CPUの複数の実行ユニットを活用する
- パイプラインは流れ作業、スーパースカラは同時実行
- スーパーパイプラインとの違いも頻出
まずは、
「パイプライン＝流れ作業」
「スーパースカラ＝複数人で同時作業」
このイメージを持つと、スーパースカラの問題が一気に理解しやすくなります！
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