Ｒｙｎのページ（商業高校情報教育研究室）

クロック

コンピュータがデータをやり取りしたりプログラムの命令を実行したりする時には、 「せーの！」と一定のタイミングで調子を合わせて行うことが必要になる。 コンピュータには、そのタイミングを合わせるための”音頭とり”が居て、 データのやり取りやプログラムの命令の実行は、 その”音頭とり”の手拍子のタイミングを元にして行われる。 そのタイミングの事をクロックと言う。

クロック周波数

１秒間のタイミングの数、 普通に言うと１秒間に刻まれるクロックの数をあらわす値。単位はＨｚ（ヘルツ）。 １秒間に１回のタイミングならクロック周波数は１Ｈｚ、 １００万回なら１ＭＨｚ。 ＣＰＵのアーキテクチャにもよるが、 １秒間のタイミングの数が多い（＝データのやり取りや命令の実行の回数が多い）方が、 速いコンピュータ、と、まぁ、言える。
クロック周波数が１ＭＨｚの時、１クロックの長さは、 １００万クロック：１秒　＝　１クロック：Ｘ秒、で、Ｘは１μ秒である。

初期のコンピュータは、 ”音頭とり”のタイミング（ベースクロックと言う）と、 コンピュータ内部のＲＡＭなどの回路のタイミング （システムクロック、ＦＳＢ(Front Side Bus)、などと言う）と、 ＣＰＵのタイミング、は全て同じであったが、 ＣＰＵやＲＡＭの性能が向上することにより、 ＣＰＵがベースクロックの整数倍もしくは半整数倍の速さで動作するようになり、 さらに、ＲＡＭなどの回路もＣＰＵよりは遅いが ベースクロックの整数倍の速さで動作する様になって来ている。 現在、何々のクロック周波数と言う場合は、ＣＰＵやＲＡＭなど、 各々が実際に動作している周波数を指す。

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ＭＩＰＳ

ミリオン・インストラクションズ・パー・セカンド。 日本語に訳すと、１００万・命令・毎・秒。つまり、１秒間に何百万命令を実行出来るか、というＣＰＵの性能をあらわす値。 略してミップスと読む。１ＭＩＰＳは、１秒間に１００万命令実行出来ることになる。
仮に、クロック周波数が１ＭＨｚのＣＰＵで１命令の実行に平均１クロックかかるとすると、そのＣＰＵの性能は１ＭＩＰＳ、 クロック周波数が同じで１命令の実行に平均２クロックかかるとすると、そのＣＰＵの性能は０．５ＭＩＰＳとなる。
ちなみに、ＣＰＵの１命令あたりの平均クロック数は、ＣＰＵの持つ各命令が実行に要するクロック数とその出現頻度を掛け合わせたものの総和で求められる。

ＣＩＳＣやＲＩＳＣ、パイプライン処理などの話が絡むと ややこしくなるので、略。

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キャッシュメモリ

ＣＰＵと主記憶装置とのアクセスにおいて中間に隠れる様に存在する小容量だが高速なメモリ。 「キャッシュ」は「現金」ではなく「隠れた」の意味。
コンピュータ内部では、ＣＰＵに比較してＲＡＭのアクセスは遅いため、 プログラムやデータの読み書きなどで足を引っ張られてしまう。 より高速なＲＡＭを使えば改善はされるが、値段が高い。 そこで、より高速なＲＡＭを少しだけ用意して頻繁に使うプログラムやデータを其処に置く様にし、 必要に応じてアクセスする事でＣＰＵと主記憶装置とのアクセスの速度の改善をはかっている。 但し、キャッシュメモリが大容量なほど速度に効果が有るとは限らない。

なお、最近のＣＰＵは、 ＣＰＵとキャッシュメモリが１つのパッケージに収められており、 ＣＰＵのクロック周波数で動作しているものが多い。

これも、ＣＩＳＣやＲＩＳＣ、パイプライン処理などの話が絡むと ややこしくなるので、略。

ヒット率

ＣＰＵがプログラムやデータを読みに行った時に、欲しいものがキャッシュメモリに有る確率。 当然、数値が高いほど良い。

ＮＦＰ

ＣＰＵがプログラムやデータを読みに行った時に、欲しいものがキャッシュメモリに無い確率。 ヒット率の逆。 この時は仕方が無いので主記憶装置に読みに行く。

ＣＰＵがプログラムやデータをアクセスする時の平均時間

ヒット率×キャッシュメモリのアクセス時間＋ （１－ヒット率）×主記憶装置のアクセス時間。
あるいは、
（１－ＮＦＰ）×キャッシュメモリのアクセス時間＋ ＮＦＰ×主記憶装置のアクセス時間。

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