問60
頻出度★☆☆
クロック周波数が 1.6 GHz の CPU は, 4 クロックで処理される命令を 1 秒間に何回実行できるか。
平成23年度 特別試験 ITパスポート試験 問60
テクノロジ系コンピュータ構成要素 › プロセッサ
这道题的解析和你的作答记录。
解説
問 60
错误ア
40万 = 4 × 10^5 是把 1.6 GHz 误当成 1.6 MHz（1.6 × 10^6 Hz），再除以 4 个时钟得到的值（1.6 × 10^6 ÷ 4 = 4 × 10^5）。除以 4 个时钟这一处理本身是正确的，但混淆了 G（吉，10^9）与 M（兆，10^6），结果只有实际值的千分之一。需要确认单位词头 k（10^3）、M（10^6）、G（10^9）、T（10^12）是每级放大 1000 倍。
错误イ
160万 = 1.6 × 10^6 是把 G 与 M 弄混、读成 1.6 MHz，而且没有使用「一条指令需要 4 个时钟」这一条件，直接把时钟数当作执行次数得到的值。它同时包含单位错误与漏掉除以 4 个时钟这两重错误。即使只把词头改正过来，也只会得到 16亿次，而那是一个时钟就能完成一条指令时的值，并不符合本题的条件。
- ウ
正解 正确答案是ウ（4亿）。时钟频率是指 CPU 为统一各部件的动作节拍而产生的信号（时钟）每秒的次数，单位用 Hz 表示。1.6 GHz 中的 G（吉）表示 10^9，所以这个 CPU 每秒产生 1.6 × 10^9 次 = 16亿次时钟。另一方面，这条指令每处理一次要消耗 4 个时钟。因此每秒能执行的指令次数，就是用每秒可用的时钟总数除以一条指令消耗的时钟数：1.6 × 10^9 ÷ 4 = 4 × 10^8 = 4亿次。从时钟周期（一个时钟所需的时间）来考虑，结果也一样。时钟周期是频率的倒数，即 1 ÷ (1.6 × 10^9) = 0.625 纳秒，一条指令需要它的 4 倍，即 4 × 0.625 = 2.5 纳秒。用 1 秒 = 10^9 纳秒除以每条指令的 2.5 纳秒，得到 10^9 ÷ 2.5 = 4 × 10^8 = 4亿次，与前面的计算一致。要点在于：正确掌握吉（10^9）这个词头的数值；以及当一条指令需要多个时钟时，应当用频率去「除」而不是「乘」。综上，每秒能执行的次数是 4亿次，即ウ正确。
错误エ
64亿 = 6.4 × 10^9 是把每秒的时钟数 1.6 × 10^9 乘以 4 得到的值。一条指令需要 4 个时钟，意味着每条指令所需的时间延长为 4 倍，因此每秒能执行的次数反而要减少到四分之一。相乘会得到 64亿次，超过了每秒的时钟总数 16亿次，并且会出现执行的指令数多于可用时钟数的矛盾，由此也能判断它是错误的。
ここがポイント
- 时钟频率与每秒的指令执行次数 — 时钟频率是每秒产生的时钟次数（Hz）。当一条指令需要 n 个时钟时，每秒执行次数 = 时钟频率 ÷ n。注意是除而不是乘。本题中为 1.6 × 10^9 ÷ 4 = 4 × 10^8 次。
- SI 词头与时钟周期 — k（10^3）、M（10^6）、G（10^9）、T（10^12）每级放大 1000 倍。另外，时钟周期（一个时钟的时间）是频率的倒数，1.6 GHz 时为 1 ÷ (1.6 × 10^9) = 0.625 ns。利用「指令所需时间 = 时钟周期 × 所需时钟数」这一关系，也能导出同样的答案。
用語