クロック周波数とCPIとは？

クロック周波数とCPIの意味

CPUの実行時間は「命令数 × CPI（命令あたりの平均クロックサイクル数）× クロック周期」で決まる。クロック周波数はクロック周期の逆数で、1GHzなら1サイクル1ナノ秒。応用情報では、この3因子のどれを改善したかを読み取り、実行時間を計算させる問題が繰り返し出る。

クロック周波数とCPIの具体例

2GHz（周期0.5ns）でCPIが2.5のCPUが1億命令を実行すると、1億×2.5×0.5ns＝0.125秒。ここでクロックを2.5GHzへ上げてもパイプラインの段数増加でCPIが3.0に悪化すれば 1億×3.0×0.4ns＝0.12秒で、周波数25%向上に対し実効改善は4%しかない。

クロック周波数とCPIは試験でどう引っ掛けられる？

周波数が高いCPUが必ず速いとは限らない。命令セットが違えば同じ処理に要する命令数もCPIも変わるため、周波数の比較は同一アーキテクチャ内でしか意味を持たない。CPIの逆数であるIPCと混同しないこと。

クロック周波数とCPIと関連する用語

• MIPS・FLOPSと命令ミックス
• パイプライン処理
• CPUの命令実行サイクル

クロック周波数とCPIが出た過去問

• 期間10日間のプロジェクトを，5日目の終了時にアーンドバリュー分析したところ，表のとおりであった。現在のコスト効率が今後も続く場合，完成時総コスト見積り（EAC…

  正解：150

  要点：コスト効率が続く前提のEACはBACをCPIで割って求める

  コスト効率指数CPIはEV÷AC＝40÷60＝2/3である。現在のコスト効率が最後まで続くと仮定した完成時総コスト見積りはEAC＝BAC÷CPIで求められるので、100÷(2/3)＝150万円となる。

  出典：平成29年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問51（IPA）

• ある組織では、プロジェクトのスケジュールとコストの管理にアーンドバリューマネジメントを用いている。期間10日間のプロジェクトの、5日目の終了時点の状況は表のとお…

  正解：150

  要点：EAC＝BAC÷CPI（CPI＝EV÷AC）で完成時総コストを見積もる

  コスト効率指数CPIはEV÷AC＝40÷60＝2/3である。この効率が今後も続くと仮定した場合の完成時総コスト見積りはEAC＝BAC÷CPI＝100÷(2/3)＝150万円となる。予算100万円に対して50万円の超過が見込まれることを意味する。

  出典：令和1年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問52（IPA）

• ある組織では、プロジェクトのスケジュールとコストの管理にアーンドバリューマネジメントを用いている。期間10日間のプロジェクトの、5日目の終了時点の状況は表のとお…

  正解：150

  要点：EACはBACをコスト効率指数CPIで割って見積もる

  コスト効率指数CPIは出来高を実コストで割った値で、EV40÷AC60＝2/3となる。この効率が最後まで続くと仮定した場合の完成時総コスト見積りEACは、BACをCPIで割って求める。100÷(2/3)＝150万円となり、予算100万円を50万円超過する見込みである。

  出典：令和4年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問51（IPA）

• EVMで管理しているプロジェクトがある。図は、プロジェクトの開始から完了予定までの期間の半分が経過した時点での状況である。コスト効率、スケジュール効率がこのまま…

  正解：計画に比べてコストは多くなり、プロジェクトの完了は遅くなる。

  要点：EVがACより低ければコスト超過、PVより低ければ進捗遅れ

  EVMでは、実コストACに対して出来高EVが下回るとコスト効率指数CPI=EV/ACが1未満となり、予定より費用がかかっていることを意味する。また計画値PVに対してEVが下回るとスケジュール効率指数SPI=EV/PVが1未満となり、進捗が遅れていることを意味する。図の現時点ではPV>AC>EVなのでCPIもSPIもともに1未満であり、このまま推移すればコストは超過し完了も遅れる。よってアが正解。

  出典：令和6年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問51（IPA）

• EVMを使用してマネジメントをしているプロジェクトで，進捗に関する指標値は次のとおりであった。このプロジェクトに対する適切な評価と対策はどれか。 〔進捗に関する…

  正解：コストが予算を超えているので，完成時総予算を超過するおそれがあるが，スケジュールには余裕があるので，残作業のコスト効率を上げる対策を検討するか，コンティンジェンシー予備費の使用を検討する。

  要点：CPI<1は予算超過、SPI>1は日程前倒し、TCPI>1は効率改善が必要

  CPIが1未満（0.9）なのでコストの効率が計画を下回り、予算を超過ぎみである。一方SPIが1を超える（1.1）のでスケジュールは計画より進んでいる。さらにTCPIが1.2ということは、完成時総予算内に収めるには残作業を計画以上の効率でこなす必要があるという意味なので、効率改善策かコンティンジェンシー予備の使用を検討することになる。

  出典：令和7年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問52（IPA）