図は、マイクロプロセッサの動作クロックを示す。マイクロプロセッサは動作クロックと呼ばれるパルス信号に同期して処理を行う。また、マイクロプロセッサが1命令当たりに使用する平均クロック数をCPIと呼ぶ。1クロックの周期T [s] をサイクルタイム、1秒当たりの動作クロック数を動作周波数と呼ぶ。
次の(a)及び(b)の問に答えよ。
CPI = 4のマイクロプロセッサにおいて、1命令当たりの平均実行時間が 0.02 [\(\mu\text{s}\)] であった。このマイクロプロセッサの動作周波数 [MHz] の値として、正しいものを次の1～5のうちから一つ選べ。
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要点
正解は(4)。動作周波数 1命令の実行時間 \(T_{inst}\) は、CPI（Clock Per Instruction）とサイクルタイム \(T\) の積です。与えられた値：\(T_{inst} = 0.02 \ [ \mu\text{s} ] = 20 \ [ \text{ns} ]\)、\(\text{CPI} = 4\)。
詳細解説
動作周波数
1命令の実行時間 \(T_{inst}\) は、CPI（Clock Per Instruction）とサイクルタイム \(T\) の積です。
\[ T_{inst} = \text{CPI} \times T = \dfrac{\text{CPI}}{f} \]
与えられた値：\(T_{inst} = 0.02 \ [ \mu\text{s} ] = 20 \ [ \text{ns} ]\)、\(\text{CPI} = 4\)
\[ 20 \times 10^{-9} = \dfrac{4}{f} \]
\[ f = \dfrac{4}{20 \times 10^{-9}} = \dfrac{1}{5 \times 10^{-9}} = 0.2 \times 10^9 \ [ \text{Hz} ] \]
\[ f = 200 \times 10^6 \ [ \text{Hz} ] = 200 \ [ \text{MHz} ] \]
