応用情報技術者 2022年 春期 午前2 問08
問題文
プロセッサの高速化技法の一つとして、同時に実行可能な複数の動作を、コンパイルの段階でまとめて一つの複合命令とし、高速化を図る方式はどれか。
選択肢
ア：CISC
イ：MIMD
ウ：RISC
エ：VLIW（正解）
プロセッサの高速化技法の一つとして、同時に実行可能な複数の動作を、コンパイルの段階でまとめて一つの複合命令とし、高速化を図る方式はどれか【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：複数の動作をコンパイル時にまとめて一つの複合命令として扱う方式はVLIWである。
- 根拠：VLIWはコンパイラが命令の並列性を解析し、複数の命令を束ねて一度に実行することで高速化を実現する。
- 差がつくポイント：ハードウェアではなくコンパイラが並列性を管理する点が特徴で、MIMDやCISC、RISCとは異なるアプローチである。
正解の理由
エ: VLIW（Very Long Instruction Word）は、複数の命令を一つの長い命令語にまとめ、コンパイラが並列実行可能な命令を束ねて高速化を図る方式です。これにより、プロセッサは複数の命令を同時に実行でき、効率的なパイプライン処理が可能となります。ハードウェア側の複雑な制御を減らし、コンパイラに並列性の解析を任せる点が特徴です。
よくある誤解
- CISCは複雑な命令セットを持つが、コンパイル時に命令をまとめる方式ではない。
- MIMDは複数のプロセッサが独立して命令を実行する方式で、単一命令語にまとめる方式とは異なる。
解法ステップ
- 問題文の「コンパイルの段階でまとめて一つの複合命令とする」点に注目する。
- 各選択肢の特徴を確認し、コンパイル時に命令を束ねる方式を探す。
- CISCは複雑命令セット、RISCは単純命令セット、MIMDは並列処理形態であることを理解する。
- VLIWはコンパイラが命令を束ねて長い命令語を作る方式であるため正解と判断する。
選択肢別の誤答解説
- ア: CISC
複雑な命令セットを持ち、命令の多様性が高いが、コンパイル時に複数命令をまとめる方式ではない。 - イ: MIMD
複数のプロセッサが独立して命令を実行する並列処理形態であり、単一命令語にまとめる方式とは異なる。 - ウ: RISC
単純で高速な命令セットを持つが、命令をまとめて複合命令にする方式ではない。 - エ: VLIW
コンパイラが複数の命令を束ねて一つの長い命令語にし、同時実行を可能にする方式で正解。
補足コラム
VLIWはハードウェアの複雑な制御回路を減らし、コンパイラに命令並列性の解析を任せることで設計を簡素化します。一方、ハードウェア側で動的に命令の並列性を判断するスーパースカラ方式とは対照的です。VLIWは組み込みシステムやDSPなどで採用されることがあります。
FAQ
Q: VLIWとスーパースカラの違いは何ですか？
A: VLIWはコンパイラが命令を束ねて並列実行を指示し、スーパースカラはハードウェアが動的に命令の並列実行を判断します。
A: VLIWはコンパイラが命令を束ねて並列実行を指示し、スーパースカラはハードウェアが動的に命令の並列実行を判断します。
Q: MIMDはどのような用途で使われますか？
A: MIMDは複数のプロセッサが独立して異なる命令を実行するため、大規模並列処理やマルチコアCPUで利用されます。
A: MIMDは複数のプロセッサが独立して異なる命令を実行するため、大規模並列処理やマルチコアCPUで利用されます。
関連キーワード: VLIW, コンパイラ最適化、命令並列性、プロセッサ高速化、複合命令、MIMD, CISC, RISC
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