応用情報技術者 2013年 春期 午前2 問11
問題文
複数のデータに対して1個の命令で同一の操作を同時並列に行う方式で、マルチメディアデータなどを扱うCPUに採用されているものはどれか。
選択肢
ア：MIMD
イ：MISD
ウ：SIMD（正解）
エ：SISD
複数のデータに対して1個の命令で同一の操作を同時並列に行う方式【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：複数のデータに対して同一命令を同時に実行する方式はSIMDである。
- 根拠：SIMDはSingle Instruction Multiple Dataの略で、1つの命令で複数のデータを並列処理するため、マルチメディア処理に適している。
- 差がつくポイント：MIMDは複数命令・複数データの並列処理であり、SIMDとは異なるため混同しないことが重要。
正解の理由
選択肢ウのSIMDは「Single Instruction Multiple Data」の略称で、1つの命令を複数のデータに同時に適用する方式です。マルチメディアデータのように大量のデータを同じ処理で高速に処理する場合に最適で、CPUのベクトル演算やGPUの並列処理で広く採用されています。これに対し、他の選択肢は命令やデータの扱い方が異なり、問題文の条件に合致しません。
よくある誤解
SIMDとMIMDを混同し、複数命令を同時に実行するMIMDが正解と思い込むことがあります。SIMDは命令は1つでデータが複数、MIMDは命令も複数である点を押さえましょう。
解法ステップ
- 問題文の「1個の命令で同一の操作を同時並列に行う」とある部分に注目する。
- 命令数とデータ数の組み合わせを示す用語（SISD, SIMD, MISD, MIMD）を思い出す。
- SIMDが「Single Instruction Multiple Data」であることを確認する。
- マルチメディア処理に適用されることからSIMDが最適と判断する。
- 選択肢の中からウを選ぶ。
選択肢別の誤答解説
- ア: MIMD
複数の命令を複数のデータに対して同時に処理する方式で、汎用的な並列処理に使われるが、問題の「1個の命令で」という条件に合わない。 - イ: MISD
複数の命令を1つのデータに対して実行する方式で、実用例はほとんどなく、マルチメディア処理には不適。 - ウ: SIMD
正解。1つの命令で複数のデータを同時に処理し、マルチメディアデータの高速処理に適している。 - エ: SISD
1つの命令で1つのデータを処理する従来型の方式で、並列処理能力はない。
補足コラム
SIMDはCPUのベクトル命令セット（例：IntelのSSEやAVX）やGPUのシェーダープログラムで活用され、画像処理や音声処理、科学技術計算などで性能向上に寄与しています。一方、MIMDはマルチコアCPUやクラスタシステムで異なる命令を並列実行するために使われます。
FAQ
Q: SIMDとMIMDの違いは何ですか？
A: SIMDは単一命令で複数データを同時処理し、MIMDは複数命令を複数データに対して並列処理します。
A: SIMDは単一命令で複数データを同時処理し、MIMDは複数命令を複数データに対して並列処理します。
Q: マルチメディア処理でSIMDが使われる理由は？
A: 同じ処理を大量のデータに高速に適用できるため、画像や音声のリアルタイム処理に適しています。
A: 同じ処理を大量のデータに高速に適用できるため、画像や音声のリアルタイム処理に適しています。
関連キーワード: SIMD, 並列処理、マルチメディア、ベクトル演算、CPUアーキテクチャ
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