応用情報技術者 試験情報＆徹底解説

パイプライン方式は、CPU処理を高速化させるため、1命令を読み出し，解読，実行，書き出しなどのように複数のステージに分け、各ステージを少しずつずらしながら並列に実行することで、全体としての処理時間を短縮させる技法です。
パイプライン処理の実行中に、命令同士の依存関係などによりパイプラインへの命令読込みを待機しなければならなかったり、途中まで実行した処理が無駄になってしまい、並列処理の効率が低下してしまう状況のことをハザード(Hazard)といいます。

一般的にパイプラインハザードは、それが引き起こされる原因によって次の3種類に分類されます。

構造ハザード

複数の命令によるハードウェア資源(演算器やメモリなど)の競合によって発生するハザード。主にメモリアクセスの競合が発生した場合に発生する。

制御ハザード(分岐ハザード)

命令の先読みを行っている処理中の分岐命令や割込み処理が原因で発生するハザード。次に実行すべき命令が判明するまでパイプラインへの読込みを停止したり、先読みした処理が無駄になることで処理効率が悪くなってしまう状態。

データハザード

処理するデータの依存関係が原因で発生するハザード。後続の命令が直前の命令の実行結果を利用する場合などに発生する。

したがって分岐命令に起因するハザードは制御ハザードが適切です。