CPIとMIPS（プロセッサの性能指標）とは？

CPIとMIPS（プロセッサの性能指標）の意味

一命令の実行に要する平均クロック数がCPI、毎秒何百万命令を実行できるかがMIPS。実行時間は命令数×CPI×クロック周期で表され、クロック周波数だけでは性能を語れないことを示す。サイジングや機種選定で、指標の意味を取り違えないことが求められる。

CPIとMIPS（プロセッサの性能指標）の具体例

二GHz・CPI二.〇の機器は毎秒一〇億命令＝一〇〇〇MIPSとなる。命令混在比率（分岐三〇%・演算五〇%など）ごとのサイクル数から加重平均でCPIを求め、業務処理の命令数見積りと掛け合わせて必要な処理能力を算出する、という手順で使う。

CPIとMIPS（プロセッサの性能指標）は試験でどう引っ掛けられる？

MIPSは命令セットが異なる機種同士の比較には使えない。一命令の仕事量が違うため、命令数が多い機種のほうが数値上は大きく出ることすらある。機種比較には実業務に近い基準試験（ベンチマーク）の結果を使う。

CPIとMIPS（プロセッサの性能指標）と関連する用語

• ベンチマーク（TPC・SPEC）
• RISCとCISC

CPIとMIPS（プロセッサの性能指標）が出た過去問

• あるクライアントサーバシステムにおいて、クライアントから要求された1件の検索を処理するために、サーバで平均100万命令が実行される。1件の検索につき、ネットワー…

  正解：50

  要点：システムのスループットは最も遅い部分（ボトルネック）で決まる

  サーバ側は100 MIPS＝毎秒1億命令で、1件100万命令なので毎秒100件処理できる。ネットワーク側は1件あたり2×10^5バイト＝1.6×10^6ビットで、転送速度8×10^7ビット/秒なので毎秒50件である。システム全体の処理能力は遅いほう（ボトルネック）で決まるため、毎秒50件となる。

  出典：令和1年度 春期 高度共通_午前I試験 am1 問5（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で現在のコスト効率を測る

  コスト効率指数CPIはEV÷AC＝40÷60＝2/3である。このコスト効率が今後も続くと仮定する場合、完成時総コスト見積りEACはBAC÷CPIで求める。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 高度共通_午前I試験 am1 問18（IPA）

• 動作周波数1.25GHzのシングルコアCPUが1秒間に10億回の命令を実行するとき、このCPUの平均CPI（Cycles Per Instruction）として…

  正解：1.25

  要点：CPIは動作周波数を毎秒の実行命令数で割って求める

  CPIは1命令の実行に要する平均クロック数なので、1秒あたりのクロック数を1秒あたりの命令数で割れば求まる。1.25GHz＝毎秒12.5億クロック、命令実行数は毎秒10億命令なので、12.5億÷10億＝1.25となる。

  出典：令和5年度 春期 高度共通_午前I試験 am1 問4（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<AC<PVはコスト超過かつ進捗遅れを意味する

  現時点でEV<AC<PVという関係にある。EV<ACはコスト効率指数CPI＝EV/ACが1未満であること、すなわち出来高に対して実コストが超過していることを示す。EV<PVはスケジュール効率指数SPI＝EV/PVが1未満で、計画より出来高が遅れていることを示す。この傾向が続けば、コストは計画より多くなり完了は遅れる。

  出典：令和6年度 春期 高度共通_午前I試験 am1 問18（IPA）

• 同じ命令セットをもつコンピュータAとBとがある。それぞれのCPUクロック周期、及びあるプログラムを実行したときのCPI（Cycles Per Instructi…

  正解：2

  要点：1命令の実行時間はクロック周期×CPIで求まる

  1命令当たりの実行時間はクロック周期×CPIで求まる。コンピュータAは1ナノ秒×4.0＝4ナノ秒、コンピュータBは4ナノ秒×0.5＝2ナノ秒である。同じ命令セットで同じプログラムなら実行命令数は等しいので、処理時間の比は4÷2＝2倍となる。

  出典：令和7年度 春期 高度共通_午前I試験 am1 問4（IPA）