CPU・命令実行・クロックの試験問題への適用

CPU性能計算では、MIPS・CPI・クロック周波数・命令数の単位をつなげる。式を丸暗記せず「1秒に何命令処理できるか」「1命令に何クロック必要か」へ分解する。

この単元で学ぶこと

平均CPIがC、周波数fなら1秒当たり命令数はf/C、MIPSはそれを10^6で割った値である。処理時間t秒なら実行命令数は(f/C)×tと考えられる。性能比較では前提条件が同じかを確認する。

MIPS 1秒間に何百万命令を実行できるかを表す指標。単純化した条件では周波数÷CPI÷10^6で求める。

平均CPI 命令種類ごとのCPIを出現割合で重み付けした平均値。命令ミックスが変われば平均CPIも変わる。

必要クロック数命令数に平均CPIを掛けたクロック総数。実行時間を求める中間量になる。

実行命令数実行時間×1秒当たり命令数で求められる命令総数。 MIPSが与えられたときはMIPS×10^6×秒。

性能比較同一処理でも命令数・CPI・周波数をそろえて実行時間で比較する。単一指標だけの比較には限界がある。

MIPS問題では百万=10^6、GHz=10^9を明示する。平均CPIは割合の加重平均。最後に計算結果の桁を概算し、GHz級CPUで数千万命令が数秒になるなど不自然な値なら単位ミスを疑う。

2.4GHz、平均1.2CPIなら2.4×10^9/1.2=2.0×10^9命令/秒=2000MIPS。1200万命令なら約0.006秒=6ms。

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