コンピュータ

命令ミックスとは

命令ミックス

命令ミックス(英:instruction mix、別名:インストラクションミックス)とは、コンピュータの処理能力を測定する際に用いる命令の組み合わせのことです。

コンピュータの処理能力は、1秒間に実行できる命令の数をあらわすMIPS(英:Million Instructions Per Second)を使用することが多いが、実際には命令の種類によって所要時間は異なるため、どの命令を実行するかによって計測値は変化します。

そこで用いられるのが命令ミックスです。命令ミックスというのはよく使う標準的な命令をひとつのセットにしたものです。

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命令ミックスの計算方法

命令ミックスの単位はMIPS(1秒間に実行できる百万単位の命令数)です。

例えば、1MIPSであれば1秒間に100万回の命令を実行できるという意味です。

平均命令実行時間から求める場合

例題1

表はあるコンピュータの命令ミックスである。このコンピュータの処理性能は約何MIPSか。

命令種類 実行速度(ナノ秒) 出現頻度(%)
命令1 10 60
命令2 5 40

MIPSを平均命令実行時間から求める公式は次のとおりです。

平均命令実行時間から求める場合

1秒 ÷ 平均命令実行時間(秒)

まずは、平均命令実行時間を求めます。

平均命令実行時間の計算

10 × 0.6 + 5 × 0.4

= 6 + 2

= 8ナノ秒

平均命令実行時間を求めたら「1 ÷ 平均命令実行時間」の計算式でMIPSを求めます。

MIPSの計算

1秒 ÷ (8 × 10-9秒) = 125000000 = 125MIPS

※8ナノ秒は8×10-9

MIPSは百万単位であらわすので、最後に桁を百万単位にして「125MIPS」が答えです。

平均命令実行時間MIPSを求めた時のイメージ例

1命令に要する平均実行時間が8ナノ秒(8×10-9秒)の場合、1秒間に実行できる命令の数は125MIPS(125000000回)と求めることができました。

平均クロック数から求める場合

例題2

クロック周波数が1GHzのCPUで,命令の実行に必要なクロック数とその命令の出現率が表に示す値である場合,このCPUの性能は約何MIPSか。

命令種類 実行時間(クロック) 出現頻度(%)
命令1 10 60
命令2 5 40

MIPSを1命令に要する平均クロック数から求める公式は次のとおりです。

平均クロック数から求める

CPUのクロック周波数(Hz) ÷ 1命令に要する平均クロック数(クロック)

まずは、1命令に要する平均クロック数を求めます。

平均クロック数の計算

10 × 0.6 + 5 × 0.4

= 6 + 2

= 8クロック

1命令に要する平均クロック数

1命令に要する平均クロック数を求めたら「CPUのクロック周波数 ÷ 1命令に要する平均クロック数」の計算式でMIPSを求めます。

MIPSの計算

109Hz÷ 8クロック = 125000000 = 125MIPS

※1GHzは109Hz

MIPSは百万単位であらわすので、最後に桁を百万単位にして「125MIPS」が答えです。

平均クロック数からMIPSを求めた場合の例

クロック周波数が1GHz(109Hz)のCPUで、1命令に要する平均クロック数が8クロックの場合、1秒間に実行できる命令の数は125MIPS(125000000回)と求めることができました。


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