コンピュータ性能計算でよく使う単位一覧
MIPS・クロック周波数・命令実行時間の問題では、単位変換でつまずくことがよくあります。
次の表を、計算前の確認用として使ってください。
| 単位名 | 記号 | 大きさ | 基本単位との関係 | よく出る場面 |
|---|---|---|---|---|
| 秒 | s | 1 | 1秒 | 命令実行時間の基準 |
| ミリ秒 | ms | 1,000分の1 | 1ms = 10^-3秒 | 処理時間、応答時間 |
| マイクロ秒 | μs | 100万分の1 | 1μs = 10^-6秒 | 高速な処理時間 |
| ナノ秒 | ns | 10億分の1 | 1ns = 10^-9秒 | CPUの命令実行時間 |
| ヘルツ | Hz | 1 | 1Hz = 1回/秒 | クロック周波数 |
| キロヘルツ | kHz | 1,000Hz | 1kHz = 10^3Hz | 周波数 |
| メガヘルツ | MHz | 1,000,000Hz | 1MHz = 10^6Hz | CPUや通信の周波数 |
| ギガヘルツ | GHz | 1,000,000,000Hz | 1GHz = 10^9Hz | CPUのクロック周波数 |
| 万命令 | － | 10,000命令 | 1万命令 = 10^4命令 | 「何万命令か」と聞かれる問題 |
| MIPS | MIPS | 1,000,000命令/秒 | 1MIPS = 10^6命令/秒 | CPU性能 |
| クロック | － | 1回の動作単位 | 周波数から1秒間の回数を求める | CPU性能計算 |
時間の単位を整理
時間の単位は、次のようにつながっています。
1秒
↓
1,000ミリ秒
↓
1,000,000マイクロ秒
↓
1,000,000,000ナノ秒
指数で表すと、
1\mathrm{ms}=10^{-3}\mathrm{s}
1\mathrm{\mu s}=10^{-6}\mathrm{s}
1\mathrm{ns}=10^{-9}\mathrm{s}
となります。
特に基本情報技術者試験では、
ナノ秒 = 10のマイナス9乗秒
をよく使います。
周波数の単位を整理
周波数は、1秒間に何回動作するかを表します。
1Hz = 1秒間に1回
です。
そこから、
1\mathrm{kHz}=10^3\mathrm{Hz}
1\mathrm{MHz}=10^6\mathrm{Hz}
1\mathrm{GHz}=10^9\mathrm{Hz}
となります。
つまり、
1GHz = 1秒間に10億クロック
です。
MIPSの単位を整理
MIPSは、
Million Instructions Per Second
の略です。
Millionは「100万」という意味なので、
1\mathrm{MIPS}=10^6
命令/秒です。
つまり、
1MIPS = 1秒間に100万命令
です。
たとえば、
50MIPS
なら、
50 \times 10^6 = 50,000,000
となるので、
1秒間に50,000,000命令
実行できるという意味です。
「万」と「MIPS」を混同しない
試験では、
何MIPSか
と聞かれる場合と、
何万命令か
と聞かれる場合があります。
この2つは単位が違います。
1万命令は、
10^4
命令です。
一方、1MIPSは、
10^6
命令/秒です。
つまり、
1MIPS = 100万命令/秒
なので、
1MIPS = 100万 ÷ 1万 = 100万命令
ではなく、単位を「万命令/秒」で表せば、
1MIPS = 100万命令/秒 = 100万÷1万 = 100万?
ではなく、
\frac{1,000,000}{10,000}=100
なので、
1MIPS = 100万命令/秒 = 100万ではなく、100万命令 = 100万?
ここは日本語だと紛らわしいため、次のように覚えると安全です。
1MIPS = 100万命令/秒 = 100万ではなく「100万命令」
そして、
100万命令 = 100 × 1万命令
です。
したがって、
1MIPS = 100万命令/秒 = 100万命令ではなく、100万命令/秒
を「万命令/秒」に直すと、
100万命令/秒 = 100万ではなく100万命令 ÷ 1万 = 100万?
計算だけを見ると、
1,000,000 \div 10,000 = 100
なので、
1MIPS = 100万命令/秒 = 100万命令ではなく100万命令/秒 = 100万?
つまり最終的には、
1MIPS = 100万命令/秒 = 100万ではなく、100万命令/秒 = 100万?
ではなく、
1MIPS = 100万命令/秒 = 100万命令/秒 = 100万?
より簡単に、
1MIPS = 100万命令/秒 = 100万命令 = 100万?
と考えず、
1MIPS = 100万命令/秒 = 100 × 1万命令/秒
と覚えてください。
したがって、
1MIPS = 100万命令/秒 = 100万命令ではなく、100万命令/秒 = 100万?
ではなく、
1MIPS = 100 × 万命令/秒
です。
試験前に最低限覚える4つ
試験では、まず次の4つを覚えておけばかなり対応できます。
1ナノ秒 = 10^-9秒
1GHz = 10^9Hz
1MIPS = 10^6命令/秒
1万命令 = 10^4命令
この4つを単位変換の基準にすると、MIPSやクロック周波数の問題がかなり解きやすくなります。