クロック周波数とは

コンピュータの中では、数多くの装置が動作しているため、各装置の動作速度が異なるとデータのやりとりが円滑に進みません。

コンピュータは、それぞれの装置の同期をとるために信号を出してタイミングをとっています。この信号をクロックといい、1秒間にクロックが発生する回数をクロック周波数といいます。

なお、クロック周波数の単位は「Hz(ヘルツ)」で表します。

1秒間のクロック発生回数が多い=クロック周波数が高い方が動作するテンポが速いので、より多くの処理ができるのです。

また、CPUは非常に高速な処理が必要なため、CPUの外側の装置のベースとなる外部クロックを高速化した内部クロックによって命令実行のタイミングを決めています。

CPUの速さの単位について

CPUの速さの単位には、1秒間に実行できる命令数で表す単位があります。

その単位は下記の通りです。

単位 説明
MIPS(ミップス)

MIPS(Million Per Second)は「100万命令毎秒」、つまり1秒間に命令を何回できるかを、100万単位で表した単位です。

1MIPSは1秒間あたり100万回命令を実行できること意味します。

FLOPS(フロップス)

FLOPS(Floating-point Operations Per Second)は「浮動小数点数減算毎秒」、1秒間に小数点演算(小数点を扱う演算)が何回できるかを表したものです。

これらはコンピュータの処理性能を示す単位として用いられます。

CPIについて

1命令の実行に必要なクロック数をCPI(Cycle Per Instruction)といいます。

下記の計算式から、クロック周波数とCPIから1命令あたりの実行時間を計算できます。

CPIの計算式

たとえば、CPUのクロック周波数が500MHz、CPIが5クロックの場合、1命令の実行時間は、

5 ÷ (500×10^6) = 10^-8(10ナノ秒)

となります。これは、1秒間に10^8回の命令を実行できるということであり、MIPS値に変換すると、100MIPSとなります。