令和3年度春期 ネットワークスペシャリスト 午前Ⅱ 問22

与えられた量と求める量の単位をそろえる

命令の種類ごとの特性と構成比を扱う問題では、計算の前に、各数値が何を単位としているか、また問われている量がどの単位で答えることを求めているかを確認すると、取り違えを防ぎやすくなります。

この問題で問われていること

この問題で確認したい観点は一つです。与えられている値それぞれについて、時間・回数・割合・周波数などのどれを表し、何当たりの量なのかを整理し、最終的に求める量と単位の上で整合しているかを点検してください。

視点

プロセッサの性能に関する数値は、同じ現象を異なる尺度で表していることがよくあります。「1秒当たり」「1命令当たり」「全体に占める割合」のように基準が異なる量が並ぶと、数字だけを追って取り違えが起こりがちです。また、ミリ・マイクロ・ナノなどの接頭語や、百分率と小数のような表記の違いも混在しやすい点です。どの値が何を基準にした量かを言葉で書き出してから扱うと、途中の考え方を自分で点検しやすくなります。

確認ポイント

• 与えられた各数値について、それが何を表し、何当たりの量なのかを言葉で書き出したか
• 接頭語や百分率などの表記の違いを確認し、比べる値どうしの尺度がそろっているか
• 最終的に問われている量の単位と、自分が導いた結果の単位が一致しているか

正解

イ

解説

命令種類ごとのCPIに構成比率を掛けて平均CPIを求めると、3×0.20＋5×0.20＋2×0.60＝2.8となる。総サイクル数は1、000、000命令×2.8サイクル／命令＝2、800、000サイクル。1GHzでは1秒当たり1、000、000、000サイクルなので、実行時間は2、800、000／1、000、000、000秒＝0.0028秒＝2.8ミリ秒です。

理由

平均CPIは、浮動小数点加算、浮動小数点乗算、整数演算のCPIに、それぞれの構成比率を掛けて合計する。3×0.20＋5×0.20＋2×0.60＝2.8サイクル／命令となる。したがって総サイクル数は1、000、000命令×2.8サイクル／命令＝2、800、000サイクルです。

比較

クロック周波数1GHzは1秒当たり1、000、000、000サイクルを意味します。必要時間は2、800、000サイクル÷1、000、000、000サイクル／秒＝0.0028秒であり、1秒＝1、000ミリ秒なので2.8ミリ秒となる。

選択肢ア

これは不正解だよ。0.4ミリ秒は、公式のCPIと構成比率から得られる平均CPI 2.8、総命令数1,000,000命令、クロック周波数1GHzを使った実行時間2.8ミリ秒と一致しない。単位を秒からミリ秒へ直す過程を含めても、この値にはならない。

選択肢イ（正解）

これは正解だよ。平均CPIは3×20％＋5×20％＋2×60％＝2.8サイクル／命令である。必要な総サイクル数は2,800,000サイクル、1GHzでの時間は0.0028秒となるため、ミリ秒に換算して2.8ミリ秒になる。

選択肢ウ

これは不正解だよ。4.0ミリ秒は、表に示されたCPIと構成比率から計算される2.8ミリ秒と異なる。公式条件では平均CPIが2.8サイクル／命令となり、1GHzで1,000,000命令を実行する時間は0.004秒ではなく0.0028秒である。

選択肢エ

これは不正解だよ。28.0ミリ秒は、公式条件から求める2.8ミリ秒の10倍である。総サイクル数は2,800,000サイクル、周波数は1GHzなので、必要時間は0.0028秒となる。命令数や周波数を別の条件に置き換えない限り、この値にはならない。

学習のポイント

平均CPI、総サイクル数、クロック周波数から実行時間を求める計算