令和5年度春期 ITストラテジスト 午前Ⅰ 問4

平均CPIを整理するための着眼点

数値をそのまま比較せず、動作周波数・命令実行回数・処理に要した時間がそれぞれ何を表すかを整理し、同じ対象範囲の量どうしを対応づけ、最後に単位の整合性と意味のつながりを確認して考えます。

この問題で問われていること

この問題では、与えられた各数値が時間・回数・速度のどの観点に属するかを区別し、対象となる処理全体で比較する量の対応関係だけに注目して、単位の整合性を確認しましょう。

視点

性能を表す指標を整理するときは、測定対象の範囲をそろえ、時間に関する量と命令に関する量を混同しないようにします。各値の意味と単位を書き出し、相互の関係を言葉で確認してから考えます。

確認ポイント

• 各数値が表す対象と単位を確認する
• 同じ処理範囲の時間と命令回数を対応づける
• 求める指標がどの量の関係として説明されるかを言葉で確認する

正解

イ

解説

1.25GHzは1秒間に12.5億サイクルを意味します。これを1秒間に10億命令で割ると、1命令当たりの平均は1.25サイクルとなり、平均CPIは1.25です。

理由

動作周波数1.25GHzは、1秒当たり1.25×10^9サイクルです。命令実行数は1秒当たり10^9命令なので、平均CPIは、(1.25×10^9サイクル/秒)÷(10^9命令/秒)=1.25サイクル/命令となります。したがって適切なのは1.25です。

比較

CPIは命令数をサイクル数で割る値ではなく、必要なサイクル数を命令数で割った値です。周波数の単位GHzを10^9Hzとして扱い、1秒間という条件をそろえることが計算の要点です。

選択肢ア

これは不正解だよ。0.8サイクル/命令なら、1秒間に10億命令を実行するために必要なサイクル数は0.8×10億サイクルです。しかし実際の動作周波数は1.25×10億サイクル/秒なので、与えられた周波数と一致しません。

選択肢イ（正解）

これは正解だよ。1.25GHzは1秒間に1.25×10^9サイクルを意味します。これを1秒間に実行する10^9命令で割ると、(1.25×10^9サイクル/秒)÷(10^9命令/秒)=1.25サイクル/命令となり、平均CPIは1.25です。

選択肢ウ

これは不正解だよ。2.5サイクル/命令で10億命令を実行すると、必要なサイクル数は2.5×10億サイクルになります。これは動作周波数の1.25×10億サイクル/秒の2倍であり、問題の条件に合いません。

選択肢エ

これは不正解だよ。10サイクル/命令で10億命令を実行する場合、必要なサイクル数は10×10億サイクルです。動作周波数が1.25×10億サイクル/秒である条件とは大きく異なるため、この値にはなりません。

学習のポイント

周波数と命令実行数を同じ時間単位で比べ、CPIの単位を意識する。