MIPS・FLOPSと性能指標とは？

MIPS・FLOPSと性能指標の意味

MIPSは1秒間に実行できる命令数を百万単位で表す指標、FLOPSは浮動小数点演算の実行回数を表す指標。装置単体の理論的な処理能力を示すもので、クロック周波数とCPI（命令あたりのクロック数）から計算させる問題が出る。

MIPS・FLOPSと性能指標の具体例

クロック2GHz、平均CPIが4なら毎秒2×10^9÷4＝5億命令、すなわち500MIPS。命令の出現率と各命令のクロック数が表で与えられ、加重平均でCPIを求めてからMIPSを出す形式が典型的。

MIPS・FLOPSと性能指標は試験でどう引っ掛けられる？

MIPSは命令セットが違うプロセッサ同士の比較には使えず、実業務の速さも保証しない。だから実際の評価にはベンチマークを併用する。CPIと周波数の関係（逆数をとる）でも計算を誤りやすい。

MIPS・FLOPSと性能指標と関連する用語

• ベンチマークとキャパシティプランニング
• CPUの命令実行サイクル
• アムダールの法則

MIPS・FLOPSと性能指標が出た過去問

• オンライントランザクション処理システムにおいて、1分当たりの平均トランザクション数が1,200件であり、1件のトランザクション処理で100万命令を実行する場合、…

  正解：20

  要点：CPU利用率は必要MIPS÷性能MIPSで求める

  1分あたり1,200件は1秒あたり20件です。1件で100万命令を実行するので、必要な処理能力は毎秒2,000万命令、すなわち20 MIPSにあたります。CPUの性能が100 MIPSなので、平均利用率は20÷100で20%となります。分と秒の単位換算と、100万命令＝1 MIPS秒分である点を押さえるのがポイントです。

  出典：平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問15（IPA）

• 表に示す命令ミックスによるコンピュータの処理性能は何MIPSか。

  正解：40

  要点：MIPS＝1÷（頻度で重み付けした平均命令実行時間）

  命令ミックスでは、各命令の実行時間を出現頻度で重み付けした平均命令実行時間を求める。10×0.5＋40×0.3＋40×0.2＝5＋12＋8＝25ナノ秒。1秒あたりの実行命令数は1÷(25×10^-9)＝4,000万命令なので、40MIPSとなる。

  出典：令和3年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問9（IPA）

• あるクライアントサーバシステムにおいて、クライアントから要求された1件の検索を処理するために、サーバで平均100万命令が実行される。1件の検索につき、ネットワー…

  正解：50

  要点：システムの処理能力は最も遅い資源（ボトルネック）で決まる

  サーバ側は100 MIPS＝1億命令／秒を1件あたり100万命令で割り、毎秒100件を処理できる。ネットワーク側は1件あたり2×10^5バイト＝1.6×10^6ビットで、転送速度8×10^7ビット／秒を割ると毎秒50件となる。全体のスループットは遅いほうで決まるため、答えは50件である。

  出典：令和6年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問15（IPA）