FE試験の性能計算で迷わない！「単位を揃えてから公式」の考え方
MIPS・ns・μs・Hzを混ぜないための計算手順
公式を覚えたのに答えが合わない原因
基本情報技術者試験（FE）のCPU性能問題では、
- クロック周波数
- 1クロックあたりの時間
- 命令実行時間
- MIPS
などの計算が出題されます。
多くの受験者は公式を覚えています。
しかし、
「式は合っているはずなのに答えが違う」
ということがあります。
その原因の多くは、単位のズレです。
例えば、
- 秒（s）
- ミリ秒（ms）
- マイクロ秒（μs）
- ナノ秒（ns）
は、すべて時間を表しますが、桁が大きく違います。
また、
- Hz
- MHz
- GHz
も同じ周波数ですが、値は大きく変わります。
単位が違うまま公式に入れると、ほぼ必ず計算を間違えます。
FEの性能計算で重要なのは、
先に単位、後で公式
という考え方です。
まず覚える単位対応表
時間の単位（ns・μs・ms・s）
| 単位 | 意味 | 換算 | 試験での注意 |
|---|---|---|---|
| s（秒） | 時間の基本単位 | 1秒 | 計算の基準 |
| ms（ミリ秒） | 1000分の1秒 | 1ms = 10⁻³秒 | 処理時間で登場 |
| μs（マイクロ秒） | 100万分の1秒 | 1μs = 10⁻⁶秒 | CPU性能問題で頻出 |
| ns（ナノ秒） | 10億分の1秒 | 1ns = 10⁻⁹秒 | クロック周期で頻出 |
関係を図にすると、
1秒
│
├── 1,000 ms
│
├── 1,000,000 μs
│
└── 1,000,000,000 nsです。
特に試験では、
1μs = 1000nsをよく使います。
周波数の単位（Hz・kHz・MHz・GHz）
周波数とは、
1秒間に何回繰り返すか
を表す単位です。
例えば、
1Hz = 1秒間に1回です。
| 単位 | 意味 | 換算 | 試験での注意 |
|---|---|---|---|
| Hz | 1秒あたり1回 | 1Hz | 基本単位 |
| kHz | 1000Hz | 10³Hz | 小規模な処理 |
| MHz | 100万Hz | 10⁶Hz | CPU性能問題で登場 |
| GHz | 10億Hz | 10⁹Hz | 現在のCPUで頻出 |
例えば、
3GHzは、
3,000,000,000Hzです。
MIPSとは何か
MIPSは、
Million Instructions Per Second
の略です。
日本語では、
1秒間に何百万個の命令を実行できるか
を表します。
例えば、
100MIPSなら、
1秒間に100百万命令つまり、
100,000,000命令/秒実行できるという意味です。
注意点は、
MIPSは「秒」が基準
ということです。
nsやμsと一緒に計算するときは、必ず変換します。
迷ったらこの手順で解く
性能計算問題では、次の順番を固定します。
① 出てきた単位を書く
例：
クロック周波数：1GHz
求めるもの：1クロック時間 nsのように整理します。
② 単位を揃える
GHzならHzへ変換します。
例：
1GHz
↓
1,000,000,000Hzμsとnsなら、
1μs
↓
1000nsにします。
③ 公式を使う
単位が揃った状態で初めて計算します。
④ 桁を確認する
CPUクロックの場合、
GHz → ns程度
になることが多いです。
あまりに大きな値や小さな値になった場合は、単位変換を疑います。
ミニ例題① クロック周波数と1クロック時間
問題
CPUのクロック周波数が、
1GHzの場合、1クロックの時間は何nsか。
解法
周波数と時間は逆数関係です。
時間 ＝ 1 ÷ 周波数まず単位を変換します。
1GHz
↓
1,000,000,000Hzつまり、
1秒間に10億回動きます。
したがって、
1回あたり
1秒 ÷ 10億回です。
答え：
1nsよくある間違い
GHzをそのまま使って、
1 ÷ 1 = 1秒としてしまう。
これはHzへの変換を忘れたためです。
ミニ例題② 命令実行時間とMIPS
問題
CPU性能が、
100MIPSの場合、1命令あたりの実行時間を求める。
解法
100MIPSとは、
1秒間に100百万命令です。
つまり、
100,000,000命令/秒になります。
1命令の時間は、
1秒 ÷ 100,000,000です。
答え：
10nsよくある間違い
MIPSのMを忘れて、
100命令/秒としてしまうことがあります。
MIPSのMは、
Million（100万）です。
ミニ例題③ nsとμsが混在する計算
問題
処理Aは、
500ns処理Bは、
2μsかかる。
合計時間を求める。
解法
まず単位を揃えます。
今回はnsに統一します。
2μs
↓
2000nsなので、
500ns + 2000ns
=2500ns答え：
2500nsまたは、
2.5μsです。
よくある間違い
500ns + 2μsをそのまま、
502nsとしてしまう。
これは異なる単位の数字を、そのまま足しているためです。
試験当日の判断ポイント
性能計算では、次の3つを思い出してください。
「まず単位」
公式より先に確認します。
GHzなのか？
Hzなのか？
nsなのか？
μsなのか？「時間と周波数は逆」
覚える関係は、
周波数 × 時間 = 1です。
つまり、
1Hz
=
1秒に1回です。
「MIPSは秒基準」
MIPSを見たら、
1秒あたり何百万命令と読み替えます。
nsへ変換するときに桁ミスが起こりやすいため注意します。
まとめ
FEのCPU性能問題は、公式暗記だけでは安定して解けません。
重要なのは、
先に単位、後で公式
です。
試験中は次の言葉を思い出してください。
- 「単位は揃っているか？」
- 「Hzと時間は逆数」
- 「MIPSは100万命令/秒」
性能計算は難しい公式を覚える問題ではありません。
単位を正しく扱えるかを確認する問題
と考えると、安定して得点できるようになります。
