CPUの性能指標について

クロック周波数

クロック・・・コンピュータの全ての装置が動きを合わせる為の周期的な信号。

CPUもクロックに同期して動いているので、1クロック当たりの時間が短いほど多くの処理を行うことができる!

クロック周波数・・・1秒間当たりのクロック数。単位は「Hz」

クロック周波数の値が大きい程、性能が良い。

クロックサイクル時間・・・1クロック当たりの実行時間。

例: クロック周波数4HzのCPU => 1 / 4 = 0.25s となる!

1命令(Instruction)当たり何クロックサイクル必要かを表す。値が小さい方が多くの処理を実行できる!

2CPIなら下図のようになる。

クロックサイクル時間とCPIを使用する事で「命令の実行時間」を求めることができる。

例: クロック周波数4HzのCPU。3CPIの場合

クロックサイクル時間 = 1 / 4 = 0.25s
命令実行時間 = 0.25 x 3 = 0.75s となる。

1秒間当たりに実行できる命令数を表す。数字が大きくなりがちなので100万単位(million)で表す。

20MIPS => 2000万命令/s

例: 1命令の実行時間が2ナノ秒だった場合のMIPS

1s / 2 x 10^-9s = 0.5 x 10⁹ = 500,000,000 = 500MIPS

CPUの基本的な実行手順は以下のようになっている。

しかし、命令によっては上記の命令が全て行われない場合もある。(3が無いとか...)

そうなると必然的に命令によってクロック数が異なってくる。(= MIPSが命令によって異なる!)

そこで各命令の実行回数(比率)を明らかにして、組み合わせたものを「命令ミックス」という。