分岐予測と投機実行とは？

分岐予測と投機実行とは、パイプラインでは分岐命令の成立可否が確定する前に後続命令を取り込むため、予測を外すとパイプラインを捨てて詰め直す損失が出る。分岐予測は過去の分岐履歴から成立可否を予想する仕組み、投機実行は予測に基づいて先へ進めておき、外れたら結果を破棄する仕組みを指す。

ぶんきよそくとうきじっこう

エンベデッドシステムスペシャリスト試験の頻出用語／午前II

分岐予測と投機実行の意味

パイプラインでは分岐命令の成立可否が確定する前に後続命令を取り込むため、予測を外すとパイプラインを捨てて詰め直す損失が出る。分岐予測は過去の分岐履歴から成立可否を予想する仕組み、投機実行は予測に基づいて先へ進めておき、外れたら結果を破棄する仕組みを指す。

ループの継続判定は大半が「成立」なので、直前の結果を記憶する分岐履歴表を持てば予測的中率は9割を超える。5段パイプラインで予測失敗のペナルティが3サイクル、分岐命令が全体の20%、的中率90%なら、平均CPIの増加は 0.2×0.1×3＝0.06 にとどまる。

投機実行は「速くするための先読み」であって処理結果を変えるものではない。ただし破棄したはずのデータがキャッシュに痕跡を残すため、Spectreのようなサイドチャネル攻撃の入口になる点は別問題として押さえておく。

最終更新：2026-08-25／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。