性能評価とベンチマークの試験問題への適用

性能問題は単位換算と比率計算が中心になる。秒・ミリ秒、Hz・GHz、K・M・Gの桁をそろえてから式へ代入する。

この単元で学ぶこと

  • クロック周期の意味と役割を説明できる
  • CPIの意味と役割を説明できる
  • CPU時間の意味と役割を説明できる
  • クロック・CPI・命令数・時間を単位換算して計算できる

本文解説

クロック周波数とCPIから命令実行時間を求める問題では、命令数×CPI÷クロック周波数を使う。MIPSはクロック周波数/CPIを百万単位へ換算して求められる単純モデルがある。

クロック周期 クロック周波数fの逆数1/f。 2GHzなら1周期0.5ns。

CPI 1命令あたり平均クロック数。 小さいほど同一クロックでは命令当たり時間が短い。

CPU時間 単純モデルで命令数×CPI/クロック周波数。 単位をそろえて計算する。

速度向上率 改善前時間/改善後時間などで何倍高速かを表す。 時間短縮率と混同しない。

単位接頭辞 k=10^3、M=10^6、G=10^9を基本として扱う。 問題文の定義に従う。

数値を書き写す前に単位をSI基準へそろえる。GHzは10^9、MIPSは10^6命令/秒。

2GHz、平均CPI=4なら毎秒5×10^8命令=500MIPS相当。

図解

CPU性能計算の単位
命令数、CPI、クロック周波数からCPU時間とMIPSを求める。

重要ポイント

  • クロック周期: クロック周波数fの逆数1/f。
  • CPI: 1命令あたり平均クロック数。
  • CPU時間: 単純モデルで命令数×CPI/クロック周波数。
  • 速度向上率: 改善前時間/改善後時間などで何倍高速かを表す。
  • GHz・MIPS・秒の単位換算を式の前に終わらせる。

間違えやすい点

  • 2GHzを2Hzとして扱わない。
  • CPIを命令/クロックと逆に解釈しない。
  • 10秒→5秒を50倍高速と誤読しない。

用語解説

クロック周期
クロック周波数fの逆数1/f。
CPI
1命令あたり平均クロック数。
CPU時間
単純モデルで命令数×CPI/クロック周波数。
速度向上率
改善前時間/改善後時間などで何倍高速かを表す。
単位接頭辞
k=10^3、M=10^6、G=10^9を基本として扱う。

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参考資料

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