ITパスポート 2017年 秋期 問75

CPUの性能に関する記述【ITパスポート 解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 各選択肢が示す用語の意味を確認する。初めての語は一言説明を付ける（例：ビット幅、キャッシュ、コア）。
2. 「同じ構造のCPUにおいて」とある点に注目する。アーキテクチャが同じならIPCは同じと考えられる。
3. クロック周波数が高い＝1秒間に発生するクロック数が多いことを思い出す。クロック1回ごとに処理できる命令数（IPC）が同じなら、周波数増加で処理速度が上がる。
4. よって、周波数を上げると処理速度が向上するという記述が正しいと判断する。

選択肢別の誤答解説

• ア: 「32ビットCPUと64ビットCPUでは、32ビットCPUの方が一度に処理するデータ長を大きくできる。」
  誤り。ビット数（bit：情報の最小単位）とはCPUが一度に扱えるデータ幅のことを指します。64ビットCPUの方が一度に扱える整数やアドレスの幅が大きく、データ長はむしろ64ビットの方が大きくなります。したがって記述は逆です。ただし「大きいビット幅が常に速い」わけではない点は補足参照。
• イ: 「CPU内のキャッシュメモリの容量は、少ないほど処理速度が向上する。」
  誤り。キャッシュメモリ（cache：CPUに近い高速な記憶領域）は一般に容量が大きいほどメインメモリを参照する回数が減り処理速度は上がります。容量が小さいほど速度が上がる、という主張は逆です（設計上のトレードオフはあるが、容量が多いのは通常有利）。
• ウ: 同じ構造のCPUにおいて、クロック周波数を上げると処理速度が向上する。
  正しい。上記「正解の理由」を参照。
• エ: 「デュアルコアCPUとクアッドコアCPUでは、デュアルコアCPUの方が同時に実行する処理の数を多くできる。」
  誤り。コア（core：CPU内の独立した処理装置）数が多いほど同時に実行できるスレッドや処理の数は増えます。クアッドコア（4コア）はデュアルコア（2コア）より同時実行数が多くできます。実行効率はソフトウェアの並列化状況にも依存しますが、記述は逆です。

よくある誤解

1. 「クロック周波数が高ければ必ず速い」
   → クロックだけで判断できません。IPC（1クロックあたりの命令数）やキャッシュ、命令セットなどアーキテクチャ全体で性能が決まります。周波数を上げると発熱や消費電力も増え、実際の性能は設計次第です。
2. 「ビット数（32bit/64bit）が大きいほど常に処理が速い」
   → 64ビットは扱える数値やアドレス空間が大きくなりますが、必ずしも高速化には直結しません。データが小さい場合はメモリ使用量が増え、逆に遅くなることもあります。
3. 「コア数が多ければ単純に速度が上がる」
   → マルチコア（多コア）は並列処理に有利ですが、ソフトウェアが並列化されていないと効果は出ません。並列化の限界（Amdahlの法則）も考える必要があります。

補足コラム

• クロック周波数（clock frequency）: 高いと単位時間当たりのクロック数が増える。
• IPC（Instructions Per Cycle）: 1クロックで何命令処理できるか。アーキテクチャ依存。
• コア数（cores）: 同時に実行できる独立した処理単位の数。
• キャッシュ容量: 主記憶（RAM）へのアクセス回数を減らし高速化する重要要素。

FAQ