ロードマップでわかる！当世プロセッサー事情 第70回

命令の実行順を変えて高速化するアウトオブオーダー

　さて、前回の説明では「これらの結果がWritebackされる」といきなりまとめてしまったのだが、実際はもう少し複雑だ。演算の結果が本当にメモリーに格納されるのであれば、ここで書き戻しに入る。だが、上の例ではR1/R2/R4/R5といったレジスターに結果が格納され、しかもその値は次の命令で利用されることになるため、これをいちいちキャッシュに書き戻していては間に合わない。そこでレジスターへの書き戻しはRe-Order Bufferに対して行なう。

　なぜこれがRe-Order Bufferと呼ばれるかというと、これも前回説明したRegister Renamingに関係している。前回の例では、表の左列を右列に変換して実行すると説明した。

	変換前	変換後
命令1	R1＝Data1	R101＝Data1
命令2	R2＝Data2	R102＝Data2
命令3	R3＝R1＋R2	R3＝R101＋R102
命令4	R1＝Data3	R103＝Data3
命令5	R2＝Data4	R104＝Data4
命令6	R4＝R1＋R2	R4＝R103＋R104

　実はこれも多少説明を端折っている。Register Renamingをきちんと行なうと、内部的には以下のように登録されるのが普通だ。

• 命令1　R101＝Data1
• 命令2　R102＝Data2
• 命令3　R103＝Data3
• 命令4　R104＝Data4
• 命令5　R3＝R105＋R106(＝R101＋R102)
• 命令6　R4＝R107＋R108(＝R103＋R104)

　Re-Order Bufferでは、基本的にひとつの命令に対してひとつずつ、結果を格納する新規のエントリーが作られ、そこに結果が割り当てられる仕組みになる。そのため命令5と命令6は「命令1～4が完了するのを待つ」のではなく、「R105～R108が埋められて利用可能になるのを待つ」という形でスケジューラーで待機する。

　一方で、命令1～4によりR101～R104が埋められると、これが命令5、6ではR105～R108に値が埋まったように見えるという仕組みだ。こんな感じで「レジスターの名前が変わる」ことから、Re-Order Bufferという名前になっている。