2017년 3회 정보처리기사 기출문제 22번

22. 부동 소수점 파이프라인의 비교기, 시프터, 가산-감산기, 인크리멘터, 디크리멘터가 모두 조합 회로로 구성된다고 가정할 때, 네 세그먼트의 시간 지연이 t1=60ns, t2=70ns, t3=100ns, t4=80ns이고, 중간 레지스터의 지연이 tr=10ns라고 가정하면 비 파이프라인 구조에 비해 약 몇 배의 속도가 향상되는가?

    ① 0.6         ② 1.1

    ③ 2.4         ❹ 2.9

 

300x250

이 문제는 파이프라인 구조의 속도 향상 효과를 계산하는 문제입니다.
비파이프라인 구조와 파이프라인 구조의 처리 시간 차이를 이해하는 것이 핵심입니다.
하나씩 차근차근 분석해 볼게요!

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✅ 문제에서 주어진 값

세그먼트 지연 시간 (ns)

t₁	60ns
t₂	70ns
t₃	100ns
t₄	80ns
중간 레지스터 지연 tᵣ	10ns

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✅ 1. 비파이프라인 구조의 수행 시간

비파이프라인 구조에서는 모든 연산을 순차적으로 수행하므로,
전체 연산 시간은 모든 세그먼트 지연의 합입니다:

Tnon-pipeline=t1+t2+t3+t4=60+70+100+80=310 nsT_{\text{non-pipeline}} = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ = 60 + 70 + 100 + 80 = 310\ ns

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✅ 2. 파이프라인 구조의 수행 시간

파이프라인에서는 가장 느린 세그먼트 + 레지스터 지연 만큼 시간이 걸리는 사이클 시간을 기준으로 처리합니다.

Tpipeline cycle=max⁡(t1,t2,t3,t4)+tr=100+10=110 nsT_{\text{pipeline cycle}} = \max(t₁, t₂, t₃, t₄) + tᵣ = 100 + 10 = 110\ ns

• 이 파이프라인은 한 사이클당 하나의 결과를 생성 가능
• 같은 작업을 수행할 때 걸리는 시간은 훨씬 줄어듦

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✅ 3. 속도 향상 비율 계산 (Speedup)

파이프라인 구조에서의 속도 향상 비율은 아래와 같이 계산할 수 있습니다:

Speedup=Tnon-pipelineTpipeline cycle=310110≈2.82\text{Speedup} = \frac{T_{\text{non-pipeline}}}{T_{\text{pipeline cycle}}} = \frac{310}{110} ≈ 2.82

→ 보기 중 가장 가까운 값은 ❹ 2.9

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✅ 정답: ❹ 2.9

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🧠 핵심 요약표

항목 계산식 값

비파이프라인 총 시간	60 + 70 + 100 + 80	310 ns
파이프라인 사이클 시간	max(60,70,100,80) + 10	110 ns
속도 향상	310 / 110	≈ 2.82 → 2.9 배

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파이프라인 구조 문제는 가장 긴 지연 시간을 기준으로 사이클 시간이 정해진다는 점이 포인트예요! 💡