【高校情報】クロック周期・クロック周波数の計算問題まとめ6選
今日は「クロック」に関する計算問題を、すっきり整理していきましょう。
クロックの問題は難しそうに見えるけれど、実は全部で6パターンしかないの。
- クロック周期 からクロック周波数
- クロック周波数 からクロック周期
- CPU実行時間を求める
- 必要クロック数を求める
- 1秒間に処理できる命令数を求める
- 一定時間で処理できる命令数を求める
この6パターンを理解してしまえば、 高校情報Ⅰのクロック計算問題はほとんど解けるようになるわ。
一つずつ落ち着いて見ていきましょうね。
①：クロック周期 からクロック周波数を求める計算問題
クロック周期が与えられているとき、クロック周波数は次の式で求められるわ。
$$
f = \frac{1}{T}
$$
- f：クロック周波数（Hz）
- T：クロック周期（秒）
つまり、周期の逆数が周波数になるの。
解き方
$$
f = \frac{1}{0.002}
$$
$$
f = 500
$$
答え：500 Hz
②：クロック周波数 からクロック周期を計算する問題
今度は逆に、クロック周波数から周期を求める計算問題ね。
$$
T = \frac{1}{f}
$$
まず GHz を Hz に直すわ。
$$
2GHz = 2 \times 10^9 Hz
$$
周期は
$$
T = \frac{1}{2 \times 10^9}
$$
答え：0.5ナノ秒
③：CPU実行時間を求める計算問題
処理にかかる時間は、次の公式で求められるわ。
$$
実行時間 = \frac{クロック数}{クロック周波数}
$$
$$
実行時間 = \frac{6000}{3 \times 10^9}
$$
$$
= 2 \times 10^{-6}
$$
答え：0.000002秒
④：必要クロック数を求める計算問題
実行時間とクロック周波数が分かれば、必要なクロック数も求められるわね。
$$
クロック数 = 実行時間 \times クロック周波数
$$
$$
クロック数 = 2 \times 10^9
$$
答え：20億クロック
⑤：1秒間に処理できる命令数を求める計算問題
CPUの性能を考えるときによく出る問題ね。
$$
命令数/秒 = \frac{クロック周波数}{1命令に必要なクロック数}
$$
このCPUが1秒間に処理できる命令数を求めなさい。
$$
命令数 = \frac{2 \times 10^9}{0.5}
$$
$$
= 4 \times 10^9
$$
答え：40億命令/秒
⑥：一定時間で処理できる命令数を求める計算問題
最後は少しだけ発展した問題です。
$$
命令数 =
\frac{クロック周波数 \times 時間}{1命令のクロック数}
$$
このCPUが10秒間に処理できる命令数を求めなさい。
$$
命令数 =
\frac{3 \times 10^9 \times 10}{3}
$$
$$
= 10 \times 10^9
$$
答え：100億命令
クロックの計算問題は、たくさん種類があるように見えるけれど、実はこの6パターンに整理できるの。そして覚える公式はほんの少し。
クロック周期とクロック周波数の関係。
それからCPUの処理時間の式。
この2つを理解しておけば、クロック問題はほとんど怖くないわよ。
それじゃあね！
