- ハードウェアの高速化技術
より多くのデータを処理するためにはハードウェアの高速化が不可欠です。現在のハードウェアでは部品としての物理的な強化や様々な方式を利用した高速化を行っています。
- CPUの性能
| バス幅 |
電気信号の通路
メモリアドレスやデータをやり取りする
(8〜64ビット) |
| クロック数 |
処理タイミング
クロックジェネレータ
（M〜GHz) |
| MIPS |
1秒間当たりの命令実行回数
(百万単位) |
※xxBitのCPUとはバス幅やレジスタのサイズを表す
- CPUの高速化技術
- パイプライン
命令の細分化(ステージ)、並行処理
逐次処理(通常)
パイプライン
| 命令1 |
１ |
２ |
３ |
４ |
５ |
|
| 命令2 |
１ |
２ |
３ |
４ |
５ |
※ステージ分ずらして処理を行う
分岐処理に弱い
- RISC(縮小命令)
命令数が少なく、固定長
ワイヤードロジック
※パイプライン向き
- CISC(複合命令)
命令数が多く、可変長
マイクロプログラム
- メモリの高速化
- キャッシュメモリ
高速、小容量のメモリ
※主記憶の一部をコピー
<更新方式>
| ライトスルー |
キャッシュ、メモリ両方を常に更新 |
| ライトバック |
キャッシュメモリのみ更新
※キャッシュの退避時にメモリへ反映 |
※Pentium4 1次32KB、2次512KB
※Celeron 1次32KB、2次128KB
- メモリインタリーブ
記憶管理領域を分割(バンク)
※各バンクを交互に平行アクセス
通常はメモリスロットで分割
- CPUのアクセス時間
| CPU |
Tc
←→ |
キャッシュ |
Tm
←→ |
主記憶 |
※Tc：キャッシュメモリのアクセス時間
Tm：主記憶へのアクセス時間
ヒット率（キャッシュにデータがある確率）をαとする
<全体の平均アクセス時間>
|
平均アクセス ＝ α × Tc ＋ （１ − α） × Tm |
※ヒット率(高い) → 平均アクセス(小さい)
|
