CPUとは？

CPUの意味

コンピュータの中で命令の実行や演算を行う中心的な装置。制御装置と演算装置から構成され、記憶装置からデータや命令を読み出し、処理結果を書き戻す。

CPUの具体例

「命令を取り出す（フェッチ）→内容を解読する（デコード）→実行する（エグゼキュート）」という一連の動作を高速に繰り返すことでプログラムを処理する。

CPUは試験でどう引っ掛けられる？

クロック周波数が高いほど必ず速いとは限らず、コア数や1命令あたりの効率でも変わる。またCPUは演算と制御を行う装置であって、データやプログラムを保存しておく記憶装置ではない点も区別する。

CPUと関連する用語

• クロック周波数
• マルチコアプロセッサ

CPUが出た過去問

• PCのプロセッサ内にあるキャッシュメモリの利用目的はどれか。

  正解：主記憶とのアクセス時間を見かけ上短縮することによって、CPUの処理効率を高める。

  要点：キャッシュは主記憶アクセスを見かけ上高速化しCPU効率を上げる

  キャッシュメモリはCPUと主記憶の間に置かれる高速で小容量の記憶装置で、よく使うデータや命令を一時的に保持する。主記憶より高速にアクセスできるため、平均的なアクセス時間が見かけ上短くなり、CPUが待たされる時間が減って処理効率が上がる。電源を切っても保持するのは不揮発性メモリ、書換え不可はROMの説明である。

  出典：平成21年度 春期 ITパスポート試験 問69（IPA）

• 複数のコンピュータを連携させ、全体を1台の高性能のコンピュータであるかのように利用する。連携しているコンピュータのどれかに障害が発生した場合には、ほかのコンピュ…

  正解：クラスタシステム

  要点：クラスタは複数機を束ね、障害時は他ノードが処理を引き継ぐ

  クラスタシステムは複数のコンピュータを結合して1台の高性能機のように扱う構成で、1台に障害が起きても他のノードが処理を引き継ぐため、システム全体を止めずに運用できる。デュアルシステムは2系統で同じ処理をして結果を照合する構成、デュプレックスシステムは待機系を持つ構成、マルチプロセッサシステムは1台の中に複数CPUを持つ構成である。

  出典：平成21年度 春期 ITパスポート試験 問73（IPA）

• 従来のサーバが個別に備える電源装置や外部インタフェースなどをサーバ間で共有し、高密度化、省スペース化を実現したサーバシステムはどれか。

  正解：ブレード型サーバ

  要点：ブレードサーバは電源等を共有し高密度・省スペースを実現

  ブレード型サーバは、CPUやメモリを載せた薄い基板（ブレード）を専用の筐体に多数差し込む方式で、電源装置や冷却ファン、外部インタフェースを筐体側で共有する。これにより設置スペースあたりの処理能力を高め、配線や消費電力も整理できる。タワー型やラックマウント型は各筐体が電源などを個別に備える。

  出典：平成21年度 春期 ITパスポート試験 問79（IPA）

• クロック周波数2GHzのプロセッサにおいて一つの命令が5クロックで実行できるとき、1命令の実行に必要な時間は何ナノ秒か。

  正解：2.5

  要点：1命令の時間＝クロック周期×必要クロック数

  クロック周波数2GHzは1秒間に20億回のクロックが刻まれることを意味し、1クロックの時間は1÷(2×10^9)秒＝0.5ナノ秒になる。1命令が5クロックで実行できるなら、0.5×5＝2.5ナノ秒が必要な時間である。

  出典：平成22年度 秋期 ITパスポート試験 問57（IPA）

• PCのOSに関する記述のうち、適切なものはどれか。

  正解：OSはアプリケーションプログラムに対して、CPUやメモリ、補助記憶装置などのコンピュータ資源を割り当てる。

  要点：OSはCPUやメモリなどの資源を割り当てる

  OSの基本的な役割は、CPU時間やメモリ、補助記憶装置といった資源を管理し、実行中のアプリケーションへ適切に割り当てることである。これによって複数のプログラムが同時に動いても互いに干渉しにくくなる。OSごとにアプリとのインタフェースは異なり、ソースコードの公開も義務ではない。

  出典：平成22年度 春期 ITパスポート試験 問56（IPA）