基本情報技術者 2013年 秋期 午前（科目A） 問09

プロセッサ性能とトランザクション処理能力の計算【午前2 解説】

要点まとめ

• 結論：有効な命令実行率は200MIPS×0.8＝1.6×10^8命令/秒で、1トランザクション80万命令で割ると200件/秒になります。
• 根拠：MIPSは「百万命令／秒」なので単位換算が必須で、CPU使用率は有効な処理能力に乗じて考える必要があります。
• 差がつくポイント：MIPSの「百万」や80万の桁、CPU使用率を掛ける手順を忘れると誤答になるため単位変換を確認してください。

正解の理由

よくある誤解

• MIPSの「M=百万」を見落として桁を1,000倍または10倍間違える（単位変換ミス）。
• CPU使用率（80%）を忘れて200MIPSをそのまま使うと過大評価してしまう。
• 「ステップ数」をミスリードして80万を80,000や8,000,000と誤認することで誤った商を出す。

解法ステップ

1. MIPSを命令/秒に直す：$200\text{MIPS}=200\times 10^6\text{命令/秒}$.
2. CPU使用率を掛ける：$200\times 10^6\times 0.8=160\times 10^6\text{命令/秒}$.
3. 1トランザクションの命令数で割る：$\frac{160\times 10^6}{800,000}=200\text{件/秒}$.
4. 選択肢と照合して イ を選ぶ。

選択肢別の誤答解説

• ア: 20
  • 例えば80万を8,000,000（桁を1つ増やす）と誤認すると $\frac{160,000,000}{8,000,000}=20$ となり誤答になります。桁数ミスが原因です。
• イ: 200（正解）
  • 正しい単位変換とCPU使用率の適用により算出される値です。
• ウ: 250
  • CPU使用率0.8を掛け忘れて $200\times 10^6/800,000=250$ とした場合に出る値で、使用率の適用忘れが原因です。
• エ: 313
  • 単位（秒→ミリ秒等）や命令数の一部を誤って扱った場合に出やすい非現実的な値で、主に単位変換ミスや誤った除算が原因です。

補足コラム

• MIPSは歴史的指標で、命令の種類や実行時間が異なる現代の評価には限界があります。実際のスループット評価では命令のミックスやI/O待ち時間、マルチコア利用やスレッド並列性も考慮する必要があります。
• 本問は「理想的にCPUが唯一のボトルネックで、命令数が固定」という前提の下での単純計算問題です。実運用ではキューイング遅延やリソース競合により理論値から乖離します。

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