【高校情報授業 共通テスト】CPUの性能（MIPS・CPI・クロック周波数等）／基本情報・応用情報・ITパスポート
CPUの性能（MIPS・CPI・クロック周波数等）
【資料ダウンロード】
PDFの他、パワーポイント、学習指導案 等の原本も無料提供しています。
情報教育の底上げが目的なので、資料を修正して、学校・塾（営利目的含む）の授業等で利用して頂いて問題ありません。私への連絡不要ですが、利用する際には、YouTubeチャンネル・情報Ⅰ動画教科書・IT用語動画辞典を紹介してもらえると嬉しいです。
■PowerPoint・問題集
https://toppakou.com/info1/download/16_コンピュータの性能/16_1_CPUの処理能力.pptx
■簡易学習指導案
https://toppakou.com/info1/download/16_コンピュータの性能/【学習指導案】16_1_CPUの処理能力.docx
【文字おこし】
今日はCPUの処理能力、性能指標について解説していきます。
CPUの中の実際に処理を行っている部分をコアと言います。
１つのCPUの中には複数のコアを持っている種類のものが多くこれをマルチコアCPUと言います。一般的に、コア数が多いほど性能が高いCPUになります。
マルチコアCPUはコアの個数によって名称があります。
代表的なものについて説明します。
1コア シングルコア
2コア デュアルコア
3コア トリプルコア
4コア クアッドコア
6コア ヘキサコア
8コア オクタコア
10コア デカコア
12コア ドデカコア
CPUの性能は、クロック周波数やCPI、MIPSなどの指標値を用いて評価されます。
まずは、クロック周波数について説明していきます。
コンピュータ内部には色んな装置が入っていて、それらは「クロック」と呼ばれる周期的な信号に合わせて動くのが決まりになっています。
この１周期の時間が短ければ短いほど、より多くの処理ができるため、性能の良いCPUとなります。
クロックが一秒間に繰り返される回数のことをクロック周波数と言います。
単位はHz（ヘルツ）を使います。
たとえば、上の図は、１秒間に１クロックなので、１Hz
下の図は１秒間に３クロックなので３Hzとなります。
実際には、何千、何億回となるので、１秒間に１０億回の場合は１GHzとなります。
クロック信号を生成させるための回路を、クロックジェネレータといいます。
★１クロックに要する時間
試験では１クロックに要する時間を求める問題が出ることがあります。
例えば、４Hzの場合は、１秒間にクロックが４回繰り返されることになるので、
１（秒）をクロック周波数の４で割ると ０．２５秒となります。
この時間のことをクロックサイクル時間と言います。
★CPI
１命令あたり何クロック必要かという指標に Clock cycles Per Instructionを略して
CPIと呼ばれるものがあります。
例えば１命令に８クロックサイクル必要ならば、８CPIとなります。
１命令当たりの実行時間はこのCPIとクロックサイクル時間を使って求めることが出来ます。
例えば１GHzのCPUで、１命令当たりのクロック数は ４CPIだったとします。
まず、クロックサイクル時間は １秒÷１０の９乗ヘルツで １０のマイナス９乗となり１ナノ秒となります。
１命令は４クロック必要なので、１ナノ秒×４CPI で ４ナノ秒が１命令当たりの実行時間ということになります。
★MIPS（ミップス）
１秒間に実行できる命令数を表す指標に、Million Instructions Per Second を略してMIPSがあります。
Millionは百万 Instructionsは命令 Perは毎 Secondは秒になります。
数値が大きくなるので、命令の数は百万単位で表します。
例えば１MIPSのCPUは１秒間に１００万個の命令が実行できます。
２０MIPSのCPUは１秒間に２０００万個の命令が実行できます。
たとえば、１命令当たりの平均が２ナノ秒というCPUがあった場合に
MIPSを求めると
１秒を２ナノ秒で割って 10の９乗ナノ秒÷２は５億となり
百万単位にするために１００万で割ると５００MIPSになります。
★CPUのビット数
CPUにはビット数というものがあります。簡単に言えばCPUが一度に扱える情報量のことで、現在はおもに３２ビットまたは６４ビットのCPUが使われています。
３２ビットCPUの場合、３２ビットを超える大きなデータは３２ビットごとに分割して計算を行います。６４ビットの方が一度に多くのデータを扱えるため３２ビットの物より効率よく処理ができます。
※問題演習
この記事が気に入ったらサポートをしてみませんか？