インオーダー実行とアウトオブオーダー実行の違い：発行順・ハザード・回路規模・IPCを比較

どんなときに使うか

インオーダー実行

面積と電力を小さく抑えたいとき、実行時間を予測しやすくしたいとき。マイコンや組込み用のコア、多数の小さなコアを並べる設計などで使います。

アウトオブオーダー実行

1本のスレッドをできるだけ速く実行したいとき。PCやサーバー、スマートフォンの高性能コアで使います。

組み合わせ

1つのチップに、アウトオブオーダーの高性能コアと、インオーダーや規模を抑えたアウトオブオーダーの省電力コアを並べる構成があります。重い処理は高性能コアに、軽い処理は省電力コアに割り当てて、性能と電力を両立させます。

理解度チェック

1. 1クロックサイクルに複数の命令を同時に発行・実行するプロセッサの方式を何と呼ぶか。
2. パイプラインで、前の命令の結果を次の命令がすぐ使う(データハザード)とき、レジスタへの書き込みを待たずに演算結果を直接次の命令に渡す手法はどれか。
3. 1クロックあたりに実行できる命令数を表す指標はどれか。

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関連する用語の解説

アウトオブオーダー実行

命令の依存関係を調べ、実行できる命令からプログラムの順序と異なる順に実行して性能を高める方式。結果はリオーダバッファで本来の順に確定させる。

スーパースカラ

1クロックサイクルに複数の命令を同時に発行・実行するプロセッサの方式。複数の演算器を並べ、互いに依存しない命令を並列に処理する。

IPC

Instructions Per Cycle の略で、1クロックあたりに実行できる命令の数。CPUの設計上の効率を表し、性能はおおよそIPCとクロック周波数の積になる。逆数はCPI。

パイプライン処理

命令の処理を取り出し・解読・実行などの段階に分け、複数の命令を少しずつずらして同時に処理する方式。

分岐予測

条件分岐の結果を実行前に予測し、パイプラインを止めずに先の命令を処理する技術。予測が外れると処理をやり直す。

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