クロック周波数とCPIとは？くろっくしゅうはすうとしーぴーあい
クロック周波数とCPIとは、CPUの性能はクロック周波数だけでは決まらず、実行時間＝命令数×CPI（Cycles Per Instruction：命令あたりの平均クロックサイクル数）×クロック周期という3因子の積で決まる。設問はどの因子が改善されどれが悪化したかを読み取らせ、実効の改善率やMIPS値を計算させる形をとる。
最終更新：2026-10-06
この語が出る過去問を解く →背景
性能を1つの数字で表したいという要求は常にあり、長らくクロック周波数がその役を担ってきた。しかし同じ周波数でも、命令1つに何サイクルかかるかはパイプラインや命令セットの設計で変わり、同じ処理に必要な命令数も変わる。3因子の式は、周波数という単一指標では性能を語れないことを示し、どの改善が実効性能に効くかを分解して考えるために使われる。
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。クロックを2.5GHzへ上げてもパイプライン段数の増加でCPIが3.0へ悪化すれば1億×3.0×0.4ns＝0.12秒となり、周波数25%向上に対し実効の改善は4%にとどまる。
試験での引っ掛け
周波数の高い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とその逆数IPCを取り違えないこと。なお同じ綴りのCPIでも、EVMのコスト効率指数（Cost Performance Index）はプロジェクト管理側の全くの別物である。
関連用語
出た過去問
出典：令和7年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問10（IPA）
モーターの軸に装着された回転センサーから出力されるパルスの周期を、1MHzのクロック周波数でカウントアップするタイマーで計測したところ、10,000カウントであ…
正解：50
要点：クロック周期×カウント値が計測時間、1回転のパルス数で割る
1MHzのクロックは1カウント1マイクロ秒なので、10,000カウントは10ミリ秒である。これがパルス1周期の時間に当たる。センサーは1回転につき2パルスを出すので1回転は20ミリ秒となり、1秒あたりの回転数は1÷0.02＝50回転となる。
出典：令和7年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問23（IPA）
16ビットのダウンカウンターを用い、カウンターの値が0になると割込みを発生するハードウェアタイマーがある。カウンターに初期値として10進数の150をセットしてタ…
正解：300
要点：分周後のクロック周期×カウント値がタイマーの計測時間
入力クロックは16MHzを32分周した500kHzなので、1カウントに要する時間は1÷500,000＝2マイクロ秒である。ダウンカウンターに150をセットすると0になるまで150カウント必要なので、150×2＝300マイクロ秒後に最初の割込みが発生する。
出典・参考
公式シラバスの2 コンピュータシステム ＞ 1. プロセッサ ＞ (8) プロセッサの性能に掲載されている用語です。
解説は資格暗記が独自に作成しています。過去問の出典は各問題に記載のとおりです。