令和7年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午前II 問題 問1

パイプライン処理において、各命令は $D$ 個のステージに分割され、各ステージは 1 ピッチ（$P$ 秒）で処理されます。パイプラインハザードがない場合、全体の処理時間は以下のように考えることができます。

1. 1番目の命令：
   すべての $D$ ステージを順番に通過する必要があるため、$D \times P$ 秒（$D$ ピッチ）の時間がかかります。

2. 2番目以降の命令：
   パイプラインの仕組みにより、1番目の命令が完了した後は 1 ピッチ（$P$ 秒）ごとに次の命令が順次完了していきます。2番目以降の命令の数は $I - 1$ 個なので、これらがすべて完了するのに追加で $(I - 1) \times P$ 秒（$I - 1$ ピッチ）かかります。

したがって、すべての命令が完了するまでの総実行時間は、これらを足し合わせた以下の式で表されます。
$$D \times P + (I - 1) \times P = (I + D - 1) \times P$$

各選択肢の解説

• ア：$(I + D) \times P$
  誤りです。1番目の命令の処理時間と、2番目以降の命令の数を正しく考慮できておらず、計算するピッチ数に重複が生じています。
• イ：$(I + D - 1) \times P$

正解です。上述の通り、最初の命令にかかる $D$ ピッチと、後続の $(I - 1)$ 個の命令にかかる $(I - 1)$ ピッチの合計に、ピッチ時間 $P$ を乗じた正しい式です。

• ウ：$(I \times D) + P$
  誤りです。パイプライン処理による並列実行を考慮しておらず、式の意味として成り立っていません。
• エ：$(I \times D - 1) + P$
  誤りです。こちらも並列処理の性質を反映しておらず、パイプラインの実行時間を正しく表す式ではありません。