プロセッサの性能

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クロック周波数,CPI(Cycles Per Instruction),MIPS などの意味を理解する。

用語例:サイクルタイム,FLOPS,命令ミックス

クロック周波数

コンピュータの内部には、各装置の動作のタイミングを合わせるために、一定のテンポでパルス信号を発するクロック機構があります。その信号の頻度をクロック周波数と言います。

周波数とは1秒間に繰り返す振動の数で、単位は Hz(ヘルツ)です。クロック周波数が高いほど1秒あたりの振動数が多く、かつ一つの振動にかかる1クロック時間(周期)が短いことになります。

CPUの処理速度

CPUはクロック周波数に合わせて動作します。そのため、クロック周波数はCPUの性能を表す指標の一つとして用いられます。

通常、CPUは1~数クロックごとに1命令を実行します。つまり、クロック周波数によってCPUが命令を実行するタイミングが決まります。クロック周波数が高いほどCPUが1命令を実行する時間が早まり、コンピュータの処理速度も速くなります。

現在市販されているコンピュータの多くは1~3GHz(ギガヘルツ:1GHz=10億Hz)のクロック周波数で動作するCPUを搭載しています。

なお、クロック周波数が同じCPUであっても、機種が異なると処理速度が違う場合があります。また、コンピュータの処理速度には、メモリの容量や入出力の速度などいろいろな要素が影響するため、同じCPUを搭載したコンピュータでもプログラム実行性能が必ず同じとは限りません。

MIPS

MIPS(Million Instructions Per Second:ミップス)もCPUの性能を表す指標です。MIPSは、CPUが1秒間に何百万回の命令を実行できるかを表す数です。

*1MIPS = 100万命令/秒

なお、一般的にはほとんど分岐のない命令セットを用いて計測され、CPUのピーク性能を示す指標とされています。

CPI

命令あたりの平均クロックサイクル数(=CPI:Cycle Per Instruction)も、CPUの性能を表す指標です。これは少ないほど性能が良くなります。

FLOPS

FLOPS(Floating point number Operations Per Second:フロップス)はCPUが1秒間に何回の浮動小数点数演算が出来るかを表す数です。MIPSと似ていますが、こちらは主にコンピュータの科学技術計算の性能を表すのに用いられます。特に、天文や地学などの分野のシミュレーションに使うスーパーコンピュータの性能を比較する際に用いられます。

命令ミックス

命令ミックスとは、様々な種類の命令の使用頻度を考慮して、コンピュータの性能を評価する手法で、MIPSやFLOPSよりも実態に近い指標を出そうとする手法です。

命令の種類によって実行速度が異なるので、命令の平均速度で性能を評価するのは、命令の使用頻度によって左右されますので、コンピュータの応用分野によって標準的な使用頻度を定めた命令ミックスを用いて性能を評価します。

科学記述計算用のギブソン・ミックスや、事務計算用のコマーシャル・ミックスなどがあります。