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第55回 プロセッサ(処理装置)

学習内容

プロセッサ(処理装置)

CPU / クロック信号 / クロック周波数

マルチコアプロセッサ / GPU

重要ポイント

クロック周波数は1秒間に発信するクロック信号の回数

同じタイプのプロセッサの場合クロック周波数が大きい方がより高速に動作する

複数のコアを搭載したプロセッサをマルチコアプロセッサという

GPUは画像処理に特化したプロセッサ

練習問題1

PCのCPUのクロック周波数に関する記述のうち,適切なものはどれか。(FE_H18秋_問19)

ア クロック周波数によってCPUの命令実行タイミングが変化する。クロック周波数が高くなるほど命令実行速度が上がる。

イ クロック周波数によってLANの通信速度が変化する。クロック周波数が高くなるほどLANの通信速度が上がる。

ウ クロック周波数によって磁気ディスクの回転数が変化する。クロック周波数が高くなるほど回転数が高くなり,磁気ディスクの転送速度が上がる。

エ クロック周波数によってリアルタイム処理の割込み間隔が変化する。クロック周波数が高くなるほど割込み頻度が高くなり,リアルタイム処理の処理速度が上がる。

正解 ア

クロック周波数は1秒間に発信するクロック信号の回数を表したものです。このクロック信号が他の装置を制御するために発信される信号で,動作のタイミング合わせに使われています。

つまり,クロック周波数が高くなればなるほど命令実行のタイミングが速くなり,命令の実行速度が速くなります。

ちなみに,他の選択肢は全く関係ない話ですね。

練習問題2

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。(IP_H22秋_問57)

ア 0.1

イ 0.5

ウ 2.5

エ 10.0

正解 ウ

2GHzのプロセッサということは,1秒間に2×109回のクロック信号を発信します。

このことから1クロックに掛かる秒数を計算すると

1÷(2×109) = 0.5×10-9 = 0.5ナノ秒

と計算できます。この部分の計算が難しいと感じた方は例えば1秒間に10回のクロック信号を発信する10Hzのプロセッサで,1クロックに掛かる秒数を計算すると「1÷10=0.1秒」というように数字を簡単にして考えてみてください。そうすると計算式が立てやすいはずです。

次に,1クロックが0.5ナノ秒ということから5クロックの時間を計算すると

0.5×5 = 2.5ナノ秒

となります。よって正解はウですね。

練習問題3

マルチコアプロセッサに関する記述のうち,最も適切なものはどれか。(IP_H25秋_問66)

ア 1台のPCに複数のマイクロプロセッサを搭載し,各プロセッサで同時に同じ処理を実行することによって,処理結果の信頼性の向上を図ることを目的とする。

イ 演算装置の構造とクロック周波数が同じであれば,クアッドコアプロセッサはデュアルコアプロセッサの4倍の処理能力をもつ。

ウ 処理の負荷に応じて一時的にクロック周波数を高くして高速処理を実現する。

エ 一つのCPU内に演算などを行う処理回路を複数個もち,それぞれが同時に別の処理を実行することによって処理能力の向上を図ることを目的とする。

正解 エ

マルチコアプロセッサは,演算などの処理を担当するコアを複数個持ち,それぞれが異なる処理を並列に実行することで処理を高速に行うプロセッサです。

ちなみに,クアッドコアプロセッサはコアを4個持っているタイプのマルチプロセッサで,デュアルコアプロセッサはコアを2個持っているタイプのマルチプロセッサです。単純計算で考えるとクアッドコアプロセッサはデュアルコアプロセッサの2倍の処理能力を持ちます。ただし実際に単純計算通りに2倍になる訳じゃありません(^^;

練習問題4

GPUの説明として,適切なものはどれか。(IP_H28秋_問58)

ア 1秒間に何十億回の命令が実行できるかを示すCPUの処理能力を表す指標の一つ

イ CPUが演算処理の同期をとるための周期的信号

ウ CPUと主記憶装置との間に設けられた,主記憶装置よりも読み書きが高速な記憶装置

エ 三次元グラフィックスの画像処理などをCPUに代わって高速に実行する演算装置

正解 エ

GPU(Graphics Processing Unit)は画像処理に特化したプロセッサです。今回の問題のように演算装置と説明されることもあります(^^;

ちなみに,アはGIPSの説明ですが,これは無視してください。ITパスポート試験の用語レベルではありません。

イはクロック信号のことですね。

ウはまだ学習していませんが,キャッシュメモリの説明です。これは重要なので後々しっかりと覚えるようにしてください。

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