応用情報技術者 2010年秋期午前2 問09

問題文

動作クロック周波数が700MHzのCPUで、命令の実行に必要なクロック数及びその命令の出現率が表に示す値である場合、このCPUの性能は約何MIPSか。

選択肢

ア：10

イ：50

ウ：70

エ：100（正解）

動作クロック周波数700MHzのCPU性能計算【午前2 解説】

要点まとめ

結論：このCPUの性能は約100MIPSである。
根拠：命令ごとのクロック数と出現率から平均クロック数を求め、クロック周波数を割ることでMIPSを算出する。
差がつくポイント：平均クロック数の計算ミスや単位変換の誤りを避け、正確に出現率を割合として扱うことが重要。

正解の理由

CPU性能（MIPS）は「1秒あたりに実行できる命令数」を示します。
まず、各命令のクロック数と出現率から平均クロック数を計算します。

平均クロック数 = 4 \times 0.3 + 8 \times 0.6 + 10 \times 0.1 = 1.2 + 4.8 + 1.0 = 7.0

次に、CPUの動作クロック周波数700MHz（

700 \times 1 0^{6}

クロック/秒）を平均クロック数で割ります。

M I PS = \frac{700 \times 1 0 ^{6}}{7.0 \times 1 0 ^{6}} = 100

したがって、正解はエの100MIPSです。

よくある誤解

平均クロック数を計算する際に出現率をパーセントのまま扱い、0.3や0.6に直さないミスが多いです。
また、クロック周波数の単位をMHzのまま計算してしまうことも誤りの原因です。

解法ステップ

各命令のクロック数と出現率（％）を確認する。
出現率を割合（0〜1）に変換する。
平均クロック数を計算する。
CPUの動作クロック周波数（Hz）を確認する。
MIPSを「動作クロック周波数 ÷ 平均クロック数」で求める。
単位を揃えて計算ミスがないか確認する。

選択肢別の誤答解説

ア（10）：平均クロック数を700MHzで割る際に、出現率を考慮せず最大クロック数のみで計算した誤り。
イ（50）：平均クロック数の計算で出現率の一部を誤ったり、単位換算ミスがある。
ウ（70）：平均クロック数の計算は近いが、出現率の合計や単位換算で誤差が生じている。
エ（100）：正確に平均クロック数と周波数を用いて計算した正解。

補足コラム

MIPS（Million Instructions Per Second）はCPUの性能指標の一つですが、命令の種類や処理内容によって実効性能は異なります。
平均クロック数を求める際は、命令の出現率を正確に把握することが重要です。
また、近年はMIPSだけでなく、IPC（Instructions Per Cycle）やベンチマークスコアも性能評価に用いられます。