CPU性能とプロセッサ技術（情報処理安全確保支援士対策）
■ ① CPI・MIPS
● CPI（Cycles Per Instruction）
説明
1命令あたりに必要なクロック数。
● MIPS（Million Instructions Per Second）
説明
1秒間に実行できる命令数（百万単位）。
● 関係式
実行時間 ＝ 命令数 × CPI × クロックサイクル時間
問題
CPIの説明として適切なものはどれか？
A. 命令数
B. 1命令あたりのクロック数
C. クロック周波数
D. メモリ容量
答え：B
問題
MIPSの説明として適切なものはどれか？
A. メモリ容量
B. 1秒間の命令実行数
C. クロック時間
D. データ量
答え：B
問題
実行時間を短縮する方法として適切なものはどれか？
A. CPIを増やす
B. 命令数を増やす
C. クロック周波数を上げる
D. メモリを減らす
答え：C
■ ② プロセッサ
● プロセッサとは
説明
命令の解釈と実行を行う装置（CPU）。
● マルチコア
説明
1つのCPUに複数のコアを持たせた構成。
● big.LITTLE
説明
高性能コアと省電力コアを組み合わせた構成。
問題
マルチコアの説明として適切なものはどれか？
A. メモリを増やす技術
B. 複数のCPUを接続する
C. 1つのCPUに複数コアを持つ
D. クロックを下げる
答え：C
問題
big.LITTLEの特徴として適切なものはどれか？
A. 同一性能のコアのみで構成
B. 高速通信を目的とする
C. 高性能と省電力を両立する
D. メモリ容量を増やす
答え：C
■ ③ パイプライン
● パイプラインとは
説明
命令実行を複数の段階に分けて、同時並行で処理する技術。
● イメージ
- 命令1：取得
- 命令2：取得しつつ命令1は解読
- 命令3：…
→ 重なって処理
● 効果
- スループット向上
● 問題点
- ハザード（競合）
問題
パイプラインの説明として適切なものはどれか？
A. 命令を順番に1つずつ処理する
B. 命令を分割して並列的に処理する
C. メモリ容量を増やす
D. クロックを停止する
答え：B
問題
パイプラインの効果として適切なものはどれか？
A. レイテンシの増加
B. スループットの向上
C. メモリ削減
D. 電力増加
答え：B
■ ④ スーパースカラ
● スーパースカラとは
説明
複数の命令を同時に実行する技術。
● 特徴
- 複数の実行ユニット
- 命令レベル並列性
問題
スーパースカラの説明として適切なものはどれか？
A. 1命令ずつ処理する
B. 複数命令を同時に実行する
C. メモリを圧縮する
D. クロックを下げる
答え：B
■ ⑤ 投機実行
● 投機実行とは
説明
分岐結果を予測し、先に命令を実行する技術。
● 特徴
- 分岐予測を利用
- 外れた場合は結果を破棄
問題
投機実行の説明として適切なものはどれか？
A. 命令を保存する
B. 分岐結果を待ってから実行する
C. 分岐を予測して先に実行する
D. メモリを増やす
答え：C
問題
投機実行に関する説明として適切なものはどれか？
A. 常に正しい結果になる
B. 予測が外れるとやり直す
C. 実行時間が必ず増える
D. 並列処理はできない
答え：B
■ ⑥ 整理
- CPI：1命令のクロック数
- MIPS：1秒間の命令数
- パイプライン：段階並列
- スーパースカラ：命令並列
- 投機実行：予測して先行実行
■ 最終確認
問題①
複数の命令を同時に実行する技術はどれか？
A. パイプライン
B. スーパースカラ
C. 投機実行
D. キャッシュ
答え：B
問題②
分岐予測を用いて先に処理を行う技術はどれか？
A. パイプライン
B. スーパースカラ
C. 投機実行
D. 割込み
答え：C