ITパスポート 2021年 問90

CPUのクロックに関する説明のうち、適切なものはどれか。【ITパスポート 解説】

正解の理由

• CPU（Central Processing Unit：中央処理装置） — コンピュータの計算・制御を行う装置。
• クロック（clock） — 定期的に変化する電気信号で、動作のリズムを作るもの。周波数（Hz）で表す。

解法ステップ

1. 「クロック」が何かを確認する（タイミング信号である）。
2. 各選択肢とクロックの定義を照らし合わせる。
3. 「タイミングを調整する」という説明が直接一致する選択肢を選ぶ。

選択肢別の誤答解説

• ア: USB接続された周辺機器とCPUの間のデータ転送速度は、クロックの周波数によって決まる。
  → 誤り。USB（Universal Serial Bus：周辺機器接続規格）のデータ転送速度はUSB規格の設計（例：USB 2.0, USB 3.0など）やインターフェースの実装によります。CPUの内部クロックはCPU内部の動作タイミングであり、直接USB通信速度を決めるものではありません。
• イ: クロックの間隔が短いほど命令実行に時間が掛かる。
  → 誤り。クロックの「間隔が短い」はクロック周期が短い、つまり周波数が高いことを意味します。普通はクロック周期が短いほど1クロックでできることが素早く進み、命令実行に掛かる時間は短くなります（速くなる）。従ってこの記述は逆です。
• ウ: クロックは、次に実行すべき命令の格納位置を記録する。
  → 誤り。次に実行すべき命令の格納位置を記録するのはプログラムカウンタ（Program Counter：次命令番地を保持するレジスタ）です。クロックは位置を記録する役割は持ちません。
• エ: クロックは、命令実行のタイミングを調整する。
  → 正解。クロック信号がCPU内部の回路に同期を与え、命令の開始やデータの読み書きのタイミングを決めます。したがって命令実行のタイミングを調整するという説明が正しいです。

よくある誤解

1. 「クロック周波数が高ければ必ず速い」
   • 周波数（例：GHz）は重要ですが、命令あたり何クロック使うか（CPI: Cycles Per Instruction）や命令数、設計（パイプラインやキャッシュ）によって実際の速さは変わります。周波数だけで性能を判断しないこと。
2. 「クロック＝データの保存場所」
   • クロックはタイミング信号であり、データを保存する役割はありません。保存はレジスタやメモリが行います。
3. 「PCのクロックを上げれば外部機器の速度も上がる」
   • 外部機器の速度はインターフェース仕様やデバイスの能力によります。CPUクロックの変更だけで外部機器の最大転送速度は変わりません。

補足コラム

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