令和5年度春期 情報処理安全確保支援士 午前Ⅰ 問4

CPIは「1命令に何拍かかるか」で考えよう

CPIは、ざっくり言うと「1つの命令を実行するのに、CPUのメトロノームが何回カチカチ鳴ったか」を表す値だよ。式は `CPI = クロック数 ÷ 命令数`。この問題では、1秒間に鳴るクロック数が `1.25×10^9` 回、実行できる命令数が `1.0×10^9` 個なので、`1.25×10^9 ÷ 1.0×10^9 = 1.25`。つまり、1命令あたり平均1.25クロックかかる、ということだよ。

この問題で問われていること

クロック周波数と1秒あたりの命令実行数が分かっているときに、`CPI = クロック数 ÷ 命令数` を使って直接求められるかを確認する問題だよ。

CPI Calculation

CPI = cycles per second / instructions per second

1.25e9 / 1.0e9 = 1.25

確認ポイント

• GHz を毎秒クロック数へ直す。
• CPI は大きいほど一般に効率が低い。
• 単位をそろえて割る。

正解

イ

出典

問題文と解答は IPA 公開の過去問題冊子・解答例を基にしています。

選択肢ア

これは不正解だよ。9.8だと、1つの命令に約10拍子も使う計算になるけど、CPUは1秒に12.5億拍子、命令は10億個なので、そんなに余裕はないよ。レジで10人を12.5秒ぶんの手数でさばくなら、1人あたり約1.25秒くらい、という感じだね。

選択肢イ（正解）

これは正解だよ。CPUの動作周波数1.25GHzは、1秒間に1.25億回ではなく12.5億回分の“拍子”を刻むイメージ。1秒間に10億個の命令を処理するなら、1命令あたりは 12.5億 ÷ 10億 = 1.25 拍子。だから平均CPIは1.25になるよ。

選択肢ウ

これは不正解だよ。2.5だと、1命令に2.5クロック使うことになり、10億命令には25億クロック必要になるよ。でもこのCPUが1秒で出せるクロックは12.5億回だけ。持っている小銭が12.5億円分なのに25億円払う、みたいに足りないんだ。

選択肢エ

これは不正解だよ。19だと、1命令に19クロックも使う計算で、10億命令には190億クロック必要になるよ。実際にCPUが1秒で刻めるのは12.5億クロックなので、大きすぎるよ。正しくは“使える拍子 ÷ 処理した命令数”で 1.25 だよ。