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パイプライン処理とは?ぱいぷらいんしょり

パイプライン処理とは、1つの命令の実行をフェッチ・デコード・実行・書込みといった段に分け、段ごとの回路を別々の命令が同時に使うことで処理能力を上げる方式。1命令が完了するまでの時間(レイテンシ)は縮まらず、単位時間に完了する命令数(スループット)が増えるのが効果である。

最終更新:2026-10-06

試験情報

応用情報技術者試験の過去問では5回出題され、ほかに3問の解説で触れられています(2016年度〜2024年度)。

応用情報技術者試験の頻出用語/テクノロジ系

別名:パイプライン、命令パイプライン

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背景

回路を素直に作ると、命令を1つずつ最後まで処理する間、デコード回路も演算器も自分の出番以外は遊んでいる。クロック周波数を上げるだけの高速化は消費電力と発熱で頭打ちになるため、遊んでいる段を別の命令で埋めるという方向に高速化の軸が移った。段をさらに細かく刻んで周波数を上げるスーパーパイプライン、パイプラインを複数本並べて同時に流すスーパースカラは、いずれもこの延長にある。応用情報では段数・段あたりのサイクル数・命令数から実行時間を計算させる形で問われる。

具体例

インテルのPentium 4は20段を超える深いパイプラインで高い周波数を得る設計、組込み向けのARM Cortex-M0は3段の浅い設計と、同じ手法でも狙いが正反対に振れる。深いほど1段あたりが短く周波数を上げやすいが、分岐を読み違えたときに捨てる段数も増える。

試験での引っ掛け

乱れの原因は分岐だけではなく、同じ回路を取り合う構造ハザード、直前の命令の結果を待つデータハザード、分岐で先読みが無駄になる制御ハザードの3種があり、どれかを名指しで選ばせる出題が多い。またパイプライン化で速くなるのはスループットであって、1命令あたりの所要時間が短くなるわけではない。

関連用語

出た過去問

問題文で直接問われたものと、解説の中で触れられたものが含まれます。

解説は資格暗記が独自に作成しています。過去問の出典は各問題に記載のとおりです。

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試験での特徴
  • 試験では5回出題(2016年度〜2024年度)
  • 分野:テクノロジ系
  • 乱れの原因は分岐だけではなく、同じ回路を取り合う構造ハザード、直前の命令の結果を待つデータハザード、分岐で先読みが無駄になる制御ハザードの3種があり、どれかを名指しで選ばせる出題が多い。