ITパスポート 2011年 春期 問60

クロック周波数が1.6GHzのCPUは、4クロックで処理される命令を1秒間に何回実行できるか。【ITパスポート 解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 単位の意味を確認する。
   • 1.6GHz = $1.6\times 10^9$ クロック／秒。
2. 1命令あたりのクロック数で割る。
   • 命令1個 = 4クロック → 命令数／秒 = クロック数／秒 ÷ 4。
3. 実際に計算する。
   • $1.6\times 10^9÷4=0.4\times 10^9=4.0\times 10^8$（= 400,000,000 = 4億）。

print(1.6e9 / 4)  # 4.0e8 = 400,000,000

選択肢別の誤答解説

• ア: 40万
  誤りの理由：単位を大幅に間違えています。40万は$4\times 10^5$で、$1.6\times 10^9$を4で割った値とはまったく異なります。GHz（$10^9$）を$10^6$や$10^3$と混同している可能性があります。
• イ: 160万
  誤りの理由：これも$1.6\times 10^6$程度の値で、$10^9$の桁を$10^6$に誤変換したケースです。GHzの「ギガ＝10^9」を忘れているかもしれません。
• ウ: 4億
  正しい理由：上の計算どおり、$1.6\times 10^9÷4=4.0\times 10^8$で4億になります。
• エ: 64億
  誤りの理由：64億は$6.4\times 10^9$で、$1.6\times 10^9$を4で割るどころか4倍した値（$1.6\times 10^9\times 4=6.4\times 10^9$）に相当します。割るべきところを掛けてしまったミスです。

よくある誤解

1. GHzの意味を取り違える（ギガ＝$10^9$を忘れる）
   • 「1.6GHz = 1.6×10^9」だと覚えることが重要です。GHzをMHz（メガ＝$10^6$）やkHz（キロ＝$10^3$）と混同すると桁が大きくずれます。
2. 割るべきか掛けるべきかのミス
   • 命令が何クロックかかるかは「1命令あたりのクロック数」です。1秒あたりの命令数は「クロック数 ÷ 命令のクロック数」です。逆にすると結果が大きく変わります。
3. 「クロック周波数が高ければ必ず速い」と考える誤解
   • クロック周波数だけで性能を判断できません。命令あたりのクロック数（CPI）や並列性（コア数やパイプライン）も関係します。

補足コラム

• 命令あたりのクロック数（CPI = Clocks Per Instruction：1命令を実行するのに平均何クロックかかるか）を使うと、より一般的な式は「命令実行回数／秒 = クロック周波数（Hz） ÷ CPI」です。今回のCPIは4でした。
• 実際のソフトウェアでは命令ごとに必要クロックが異なり、平均CPIで評価します。したがって「GHzが高い＝速い」ではなく「GHz ÷ 平均CPI」で比較するのが正しい視点です。
• 単位の見方：1億 = 10^8、1億は英語で "100 million"、4億は $4\times 10^8$ です。日本語の「億」表記に慣れておくと試験での読み違いを防げます。

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