スーパースカラって何？：Q&Aで学ぶマイコン講座（35）（1/3 ページ）

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。今回は、初級者の方からよく質問される「スーパースカラって何？」です。

[菅井賢（STマイクロエレクトロニクス），EDN Japan]

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　素朴な疑問から技術トラブルなどマイコンユーザーのあらゆる悩みに対し、マイコンメーカーのエンジニアが回答していく連載「Q&Aで学ぶマイコン講座」。

　今回は、初級者から多く寄せられる質問です。

　マイコンのカタログや雑誌のアーキテクチャの欄に「スーパースカラ」と書かれていますが、スーパースカラとはどんな方式ですか？スーパースカラとパイプライン処理では、何が違うのでしょうか？スーパースカラの利点、欠点を教えてください。

　マイコンの内部で命令を実行する際に、1連の処理を、いくつかのステップに分けて実行する方式があります。図1に、「命令のフェッチ（F）」から「結果の書き込み（E）」を6ステップに分けた例を示します。

図1：パイプラインとスーパースカラ （クリックで拡大）

　各処理に専用のハードウェアを設け、各ハードウェアはひたすら自分の処理だけを行い、その結果を次のハードウェアに渡します。各処理は1クロックサイクルで完了すると、必ず1クロックサイクル毎に、結果が書き込まれます。

　実際は、1命令の処理に複数サイクルかかっていても、実使用上、1命令を1サイクルで実行することができます。

　これを一般的に「パイプライン処理」と呼びます。

　では、このパイプライン処理のハードウェアを2セット以上並べて、同時に2個以上の命令を並列実行したらどうなるでしょうか？　もちろん、1個よりも2個、2個よりも3個を並列に実行した方が、命令の処理能力が上がります（図2参照）。

図2：パイプラインのおさらい （クリックで拡大）

　このように、パイプライン処理を複数個並列させて処理する方式を「スーパースカラ」と呼びます。マイコンのサイズそのものは大きくなりますが、高機能を実現できます。