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問8 クロック周期と CPI の処理時間

応用情報​技術者試験 令和7年度 春期 午前、全80問のうちの問8。

出典：令和7年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問8（表は原本の画像を文字に書き起こした。分数は「/」を使って 1 行で書いた）

同じ命令セットをもつコンピュータ A と B とがある。それぞれの CPU クロック周期，及びあるプログラムを実行したときの CPI（Cycles Per Instruction）は，表のとおりである。そのプログラムを実行したとき，コンピュータ A の処理時間は，コンピュータ B の処理時間の何倍になるか。

CPU クロック周期CPI
コンピュータ A1 ナノ秒4.0
コンピュータ B4 ナノ秒0.5
  1. ア1/3⁠2
  2. イ1/2
  3. ウ2
  4. エ8
答えと解説を開く

正解はウです。

命令セットが同じなので、同じプログラムを動かすときの命令の数は A と B で同じです。だから 1 命令あたりの時間を比べれば、処理時間の比が分かります。1 命令あたりの時間は、1 クロックの時間 (クロック周期) に、1 命令に要るクロック数 (CPI) を掛けて求めます。A は 1 ナノ秒 × 4.0 ＝ 4 ナノ秒、B は 4 ナノ秒 × 0.5 ＝ 2 ナノ秒です。A の処理時間は B の 4 ÷ 2 ＝ 2 倍です。正解はウです。

ほかの選択肢が違う理由

  • アA のクロック周期と B の CPI、B のクロック周期と A の CPI を組み合わせると、(1 × 0.5) ÷ (4 × 4.0) ＝ 1/3⁠2 になります。掛ける組合せを取り違えています。
  • イB の処理時間を A の処理時間で割った値です。問われているのは A が B の何倍かなので、逆数の 2 倍になります。
  • エCPI だけを比べた 4.0 ÷ 0.5 ＝ 8 です。クロック周期は B の方が 4 倍長いので、それも掛けて比べます。

仕組み

CPU の処理時間は、命令の数 × CPI × クロック周期 で決まります。どれか 1 つが小さくても、ほかが大きければ速くなりません。

クロック周期はクロック周波数の逆数です。1 ナノ秒の周期は 1GHz、4 ナノ秒の周期は 2⁠5⁠0MHz に当たります。