分岐予測と投機実行とは？ぶんきよそくとうきじっこう
分岐予測と投機実行とは、分岐の成否が確定する前に後続命令を取り込むパイプラインで、過去の履歴から成否を当てにいく仕組みが分岐予測、当たった前提で先へ進めて外れたら結果を破棄する仕組みが投機実行。当たれば実行時間は縮むが、外すとパイプラインを捨てて詰め直すぶんだけ伸びる。
最終更新：2026-10-06
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パイプラインを深くするほど動作周波数は上げられるが、分岐のたびに空きが生じて段数の利得が消える。この空きを埋める目的で予測と投機が入った。組込みではこの効き方が逆向きになる場面があり、平均を縮める仕組みは実行時間の分布を広げるため、締切を証明したいハードリアルタイム設計ではかえって扱いにくい。
具体例
Arm Cortex-M7は分岐予測用のバッファを持ち、ループの継続判定はほぼ当たる。分岐が全命令の20%、予測失敗の損失3サイクル、的中率90%なら平均CPIの増分は 0.2×0.1×3＝0.06 で済む。一方、最悪値の見積りでは全分岐が外れる前提を置くので 0.6 まで見ることになる。
試験での引っ掛け
投機実行は速度のための先読みで、破棄された計算結果はレジスタに残らない。ただしキャッシュやTLBには痕跡が残るため、Spectre型のサイドチャネルの入口になる。WCET解析では「予測が当たる前提」を置いてはならず、平均CPIをそのまま最悪実行時間へ持ち込むのが典型的な誤り。
関連用語
出典・参考
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。