【応用情報技術者試験勉強日記】CPUについて②｜クロック周波数と高速化技術

今回も前回に引き続き応用情報技術者試験勉強としてCPUのクロック周波数と高速化技術についてまとめました。

CPUのクロック周波数と高速化技術について知りたい方におすすめの記事となっています

CPUについてまとめた前回の記事はこちらです。

【応用情報技術者試験勉強日記】CPUについて①｜レジスタや命令の流れなど

応用情報技術者試験の勉強でCPUについてまとめました。具体的な内容としてはレジスタや命令の流れアドレス指定方式などについて解説しています。 応用情報技術者試験の勉強でCPUについて勉強したい方におすすめです。

otablo.net

勉強に使ったのはこちらの参考書とGoogle先生です。

クロック周波数

CPUはクロック周波数によって動く速さが変わります。

クロック周波数はクロックの1秒に繰り返される回数のことで単位は「Hz（ヘルツ）」で例えば1GHzの場合は1秒に10億回となります。

クロック周波数が5Hzの場合1秒間に5回という事は1回のクロックに0.2秒かかります。1回のクロックにかかる秒数をクロックサイクル時間と言います。

CPI

CPI（Cycles Per Instruction）は1つの命令を実行するのにかかるクロック数です。

1回のクロックで1命令の場合は1CPIとなります。

MIPS

MIPS（Million Instructions Per Second）は1秒間に何百万回命令が実行できるかを表しています。

5MHzで1CPIの場合は5MIPSとなります。

命令ミックス

命令ミックスはよく使われる命令を組み合わせたものでどの命令がよく使われているかなどの出現頻度や実行速度などから性能評価をすることができます。

高速化技術

CPUには様々な高速化技術が存在するのでそれぞれ紹介していきます。

パイプライン処理

前回の記事で命令の実行手順はこちらのような流れで行われると説明しました。

このこの手順の各工程をステージと呼びます。

パイプライン処理は各工程の処理を独立して行えるので、1つの命令手順が終わる前に次の命令手順に取り掛かることができます。

スーパーパイプライン

スーパーパイプラインはパイプラインよりさらに細かく独立し命令を処理します。

スーパースカラ

スーパースカラはパイプライン処理を複数の回路用意することで命令を同時に実行できるようにしたものです。

VLIW

VLIW(Very Long Instruction Word)はソフトウェア処理にに重点を置いた高速化手法で複数の動作をまとめて一つの命令にすることができます。