パイプライン処理とは

パイプライン処理

パイプライン処理は、CPUなどのプロセッサの性能を向上させるための技術のひとつであり、複数の命令を並行して実行するための方式です。

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命令の実行段階

コンピュータは次のようなサイクル（段階）を繰り返して命令を処理していきます。

逐次制御方式の動き

逐次制御方式（ちくじせいぎょほうしき）とは、命令を1つずつ順番に完了させる方式のことであり、1つの命令が終わるまで次の命令を実行できないため、効率はよくありません。

例えば、以下図のように5サイクルで1命令が実行される場合、3つの命令を逐次制御方式で処理すると下記図のように15サイクルかかります。

パイプライン処理の動き

パイプライン処理で3つの命令を処理すると、下記図のとおり7サイクルで処理することができます。

1つの命令が終わるまで次の命令を実行できない逐次制御方式とは違い、パイプライン処理では複数の命令を並行して実行することができるため、処理を高速化できます。

パイプライン処理では、段階ごとに制御できるため、例えば、命令1の「1. 命令の取り出し（段階1）」が終わったら、命令1の5サイクルすべてが終わるのを待たずに、次の命令2の「1. 命令の取り出し（段階1）」をおこなうことができます。

パイプライン処理の流れは次のとおりです。3つの命令を並行して実行しているので、7サイクルで3つの命令が完了しています。