クロック周波数 過去問を解いてみよう！
早速ですが、基本情報の問題を解いてみましょう。
クロックって何？から説明します。
クロック
コンピュータは『クロック』と呼ばれる周期的な信号に合わせて動きます。『1周期』=『1クロック』といいます。
1秒あたりに波形（クロック）が何個あるかを示したのが『クロック周波数（Hz）』。
100MHzのCPUがあった場合、1秒間に100✖️10の6乗回です。
100✖️10^6 / s
クロックサイクル時間[s]
1クロックに要する時間が何秒かを表したのが『クロック時間』（または、クロックサイクル時間）。
１秒の中に、１クロックが何回あるかは、100MHzの場合、100✖️10の6乗回でした。100✖️10の6乗は1✖️10の8乗ですね。
１クロックにかかる時間は何秒でしょうか。
１秒を10の8乗で割って出します。
つまり
クロック周波数の逆数（10^8 / 1 をひっくり返して1/10^8とすること）で求めることができます。
ここで、１秒をナノ秒に変換します。
１秒＝1000,000,000ナノ秒
ですから、
命令の実行に必要なクロックサイクル数（CPI:Cycles Per Instruction）
命令 (Instructions)
1命令を実行するのに1クロックと決まっているわけではなく、5クロック必要だったり10クロック必要だったりします。
下の図では、「aの命令を実行するのに６クロックが必要」となります。
この設問では、「実行時間は何ナノ秒か？」を求めたいので
a-c-b-a-c-d
6+4+2+6+4+8=30
CPI=30とは、「命令を実行するのに３０クロックが必要」ですので
「実行時間は何ナノ秒か？」は
３０✖️１０ナノ秒＝３００ナノ秒 答え エ ３００
ここからは余談ですが、
1秒あたり何命令実行できるかを表した指標に
MIPS（Million Instructions Per Second）
があります。
１MIPSは『1秒に百万回命令が実行できる』
もしCPUが500 MIPSを達成できる場合、それは500百万、つまり5億回の命令を1秒で実行できることを意味します。
1命令を何秒で実行できるかを表した指標、平均命令実行時間 [s]は
MIPSの逆数で求めることができます。
500MIPSなら平均命令実行時間は、
1 / 500×10^6 = 2ns
まとめ
クロック周波数⇨1秒あたりのクロック回数
クロック周波数の逆数⇨クロックサイクル時間
CPI (Clock Per Instructions) ⇨１命令に必要なクロック数
MIPS(Million Instructions Per Second)⇨1秒あたりの実行命令数
MIPSの逆数⇨平均命令実行時間
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