応用情報技術者 2023年 春期 午前2 問08
問題文
動作周波数1.25GHzのシングルコアCPUが1秒間に10億回の命令を実行するときこのCPUの平均CPI(Cycles Per Instruction)として、適切なものはどれか。
選択肢
ア：0.8
イ：1.25（正解）
ウ：2.5
エ：10
動作周波数1.25GHzのシングルコアCPUの平均CPI計算【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：平均CPIは1.25である。
- 根拠：CPIは「CPUクロック数 ÷ 命令実行数」で求められ、1.25GHz＝1.25×10^9クロック、命令数は10^9回。
- 差がつくポイント：単位の理解とCPIの定義を正確に把握し、計算ミスを防ぐことが重要。
正解の理由
平均CPIは「1命令あたりに必要なクロック数」を示します。
CPUの動作周波数が1.25GHz（1.25×10^9クロック/秒）、1秒間に10億（10^9）命令を実行しているため、
よって、正解はイ: 1.25です。
CPUの動作周波数が1.25GHz（1.25×10^9クロック/秒）、1秒間に10億（10^9）命令を実行しているため、
よって、正解はイ: 1.25です。
よくある誤解
CPIを命令数で割るのではなく、命令数をクロック数で割ると誤ることがあります。
また、GHzの単位換算を間違え、桁数を誤るケースも多いです。
また、GHzの単位換算を間違え、桁数を誤るケースも多いです。
解法ステップ
- 動作周波数1.25GHzをHzに換算（1.25×10^9Hz）する。
- 1秒間のクロック数は動作周波数と同じく1.25×10^9クロック。
- 1秒間の命令実行数は10^9命令。
- CPIの定義「クロック数 ÷ 命令数」を用いて計算する。
- 計算結果1.25を選択肢から選ぶ。
選択肢別の誤答解説
- ア: 0.8
クロック数より命令数が多いと誤解し、CPIが1未満になると誤答。 - イ: 1.25
正解。正しい計算に基づく値。 - ウ: 2.5
クロック数と命令数の比を2倍に誤って計算した結果。 - エ: 10
クロック数と命令数の桁数を混同し、過大評価した誤答。
補足コラム
CPIはCPU性能評価の基本指標で、低いほど1命令あたりのクロック消費が少なく効率的です。
動作周波数と命令実行速度のバランスを理解することが、CPU性能の理解に役立ちます。
動作周波数と命令実行速度のバランスを理解することが、CPU性能の理解に役立ちます。
FAQ
Q: CPIが1より小さいことはあり得ますか？
A: 理論上はパイプラインやスーパースカラーで複数命令を同時実行し、1命令あたりのクロック数が1未満になることもあります。
A: 理論上はパイプラインやスーパースカラーで複数命令を同時実行し、1命令あたりのクロック数が1未満になることもあります。
Q: 動作周波数が高いほどCPUは速いですか？
A: 一般的には速いですが、CPIや命令の種類、メモリ速度など他の要素も性能に影響します。
A: 一般的には速いですが、CPIや命令の種類、メモリ速度など他の要素も性能に影響します。
関連キーワード: CPI, 動作周波数、CPU性能、クロック数、命令実行速度
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