【基本情報】クロック周波数とは？なぜ必要なの？

この記事ではクロック周波数とMIPSについてIT初心者にも分かりやすく解説します。

基本情報ではクロック周波数とMIPSに関する問題が頻出します。是非最後までご覧ください。

最初に抑えておきたいクロック信号

クロック信号とは、コンピュータ内の電子回路同士の同期を取るために使用される、周期的にとる信号です。

クロック信号は複数の電子回路がデータを送受信するタイミングを合わせるために規則正しく刻まれます。

なぜタイミングを合わせる必要があるの？

入力された命令を処理する時、複数の電子回路が動作して出て来た結果を組み合わせてデータを出力します。

しかし、入力された命令がそれぞれの電子回路に届くまでの時間が違う等の理由で、全ての回路が同時に処理を始めれる訳ではありません。その結果、電子回路が動作を始めるタイミングがずれ、それと同時に出力する信号もずれるので、正しいデータが出力されないことがあります。

なので、クロック信号を使って電子回路同士の同期を取る必要があるわけです。

クロック周波数とは

クロック周波数とは、1秒間に発生するクロック信号の数です。1秒間に10個の信号が出ていれば、クロック周波数=10Hzとなります。

CPUはクロック信号に合わせて命令を処理するので、クロック周波数が大きい程、短時間でより多くの命令を処理出来る性能の良いコンピュータだと言えます。

ちなみに、単位には接頭辞があります。例えば、1000Hz=1KHzとも表現でき、ここで使われるKが単位の接頭辞になります。K(キロ)、M(メガ)、G(ギガ)、T(テラ)はよく出てくるので覚えておきましょう。

クロック周波数とよく出てくるMIPS

MIPS(Million Instructions Per Second)とは、コンピュータが1秒間に処理できる命令の数を表した単位で、百万個ずつ数えていきます。

例えば、1秒間に1000万個の命令を処理出来る場合、コンピュータの性能は10MIPSとなります。

クロック周波数と組み合わせて考える

1つの命令を処理するのに4つのクロック信号が必要で、クロック周波数が1GHzの場合、1秒間で処理できる命令の数は1GHz÷4=250,000,000個=250MIPSとなります。

基本情報技術者試験での出題例

令和元年度秋期問12

平成30年度秋期問9

平成29年度秋期問9

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