ITパスポート 2013年 秋期 問66

マルチコアプロセッサに関する記述のうち、最も適切なものはどれか。【ITパスポート 解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 「マルチコア」の意味を思い出す：1つのCPUチップ内に複数のコアがあること。
2. 各選択肢と「複数のコアが同時に別の処理をする」という定義を照らし合わせる。
3. コアとプロセッサ（複数の独立したCPUを搭載する構成）や、クロック周波数の一時的上昇（Turbo Boostのような機能）と混同していないか確認する。
4. 最も一致する記述がエであると判断する。

選択肢別の誤答解説

• ア: 「1台のPCに複数のマイクロプロセッサを搭載し、各プロセッサで同時に同じ処理を実行することで信頼性を上げる」とあります。これは「冗長化（同じ処理を複数実行して結果を照合することで信頼性を確保する）」の説明に近く、マルチコアの一般的な目的（処理能力向上）とは異なります。また「マイクロプロセッサ（microprocessor：CPUを単一の集積回路にしたもの）」が複数搭載される構成は「マルチプロセッサ（multiprocessor）」や「冗長システム」の話です。
• イ: 「演算装置の構造とクロック周波数が同じなら、クアッドコアはデュアルコアの4倍の処理能力を持つ」とあります。理論上は理想的な並列化が可能なら性能は向上しますが、実際は並列化できない処理やコア間の通信オーバーヘッド、メモリ帯域の制約などで単純に4倍にはなりません。Amdahlの法則（並列化できる割合に依存して性能向上の上限が決まる）を考える必要があります。
• ウ: 「処理の負荷に応じて一時的にクロック周波数を高くして高速処理を実現する」とあります。これはマルチコア自体の定義ではなく、CPUが負荷に応じてクロックを上げる「ターボブースト（turbo boost：一時的に周波数を上げる機能）」の説明です。マルチコアの特徴とは別の話です。

よくある誤解

1. 「コア数が増えれば常に速くなる」
   → 実際にはプログラムの並列化の程度やメモリ・I/Oの制約で効果は変わります。全ての処理が並列化できるわけではありません。
2. 「マルチコア＝複数のCPUを指す」
   → マルチコアは一つのCPUチップ内部に複数コアがあること。複数の物理CPUを搭載する構成は「マルチプロセッサ」と区別されます。
3. 「クロック周波数が高ければ必ず速い」
   → 周波数は処理速度の目安ですが、命令の並列性やメモリ性能、消費電力・発熱なども性能に影響します。

補足コラム

• Amdahlの法則（アムダールの法則：並列化による性能向上の上限を示す式）
  並列化できる割合を $p$、コア数を $n$ とすると、理想的なスピードアップ $S$ は次の式で表されます。
  $S=\frac{1}{(1-p)+\frac{p}{n}}$
  たとえば処理の50%しか並列化できない場合 ($p=0.5$)、4コアにしても最大で $S=\frac{1}{0.5+0.5/4}=1.6$ 倍にしかなりません。これが「単純にコア数×処理能力」にならない理由です。
• SMT（Simultaneous Multithreading：同時マルチスレッディング、例：IntelのHyper-Threading）
  物理コア1つに対して複数のスレッド（軽量な処理単位）を走らせて効率を上げる仕組みです。物理コア数そのものの増加とは別の技術です。
• 用語整理：
  • コア（core）：演算を行う回路単位。
  • クロック周波数（clock frequency）：CPUが1秒間に発生させる信号の回数。高いほど理論上は細かい処理が多く進む。
  • マルチプロセッサ（multiprocessor）：物理的に複数のCPUを搭載すること。

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