性能評価とは
性能評価とは、応答時間やスループットなどの指標で、システムの速さや処理能力を測ることです。
一人の待ち時間を短くすることと、一時間に多くの仕事を処理することは別の目標です。性能指標が何を測るかを先に決めます。
基本の仕組み
一件の応答が2秒でも、並行処理によって毎秒10件を完了できるシステムはあり得ます。応答時間は一件の所要時間、スループットは単位時間当たりの処理量です。
CPU時間は命令数×平均CPI÷クロック周波数で表せます。同じ命令数でも、命令当たりのクロック数や周波数で所要時間が変わります。
例えばクロック周波数2GHzで平均CPIが4なら、1命令の平均実行時間は4÷(2×10⁹)＝2ナノ秒です。1秒間に5億命令を実行できるので、性能は500MIPSです。
クロック周波数だけで異なるCPUの実行速度を決められません。命令構成やCPI、メモリ待ちなど条件をそろえて比較します。
性能指標の使い分け
スループットは単位時間当たりの処理量、応答時間は要求から応答までの時間、ターンアラウンド時間は投入から処理完了までです。CPU使用率が高いだけでは原因を特定できず、待ち行列や入出力のボトルネックを調べます。
| 指標 | 測るもの |
|---|---|
| スループット | 単位時間の処理件数 |
| 応答時間 | 要求から応答まで |
| ターンアラウンド | 投入から完了まで |
試験に出る
- 応答時間（1件の所要時間）とスループット（単位時間の処理量）の違い。
- CPU時間＝命令数×平均CPI÷クロック周波数の関係と、周波数・CPIからMIPS値を求める計算（2GHz・CPI4なら500MIPS）。
- 応答が遅くても並行処理でスループットを上げられる場合があること。
- クロック周波数だけで異なるCPUの速さは比べられないこと。
- 比較は命令構成やCPI、メモリ待ちなど条件をそろえて行うこと。
重要な言葉
- 応答時間
- 1件の処理に要する時間。
- スループット
- 単位時間当たりに処理できる量。
- CPI
- 1命令当たりに必要なクロック数の平均。
- MIPS
- 1秒当たりの命令実行回数を百万単位で表す指標。
確認問題
確かめよう命令数とCPIが同じで周波数が2倍ならCPU時間は？
理想化した条件で半分です。
応答時間が長くても、スループットが高いシステムはあり得る。
クロック周波数が高いCPUほど、必ず実行速度が速い。
1件の処理に要する時間を表す指標は？
CPU時間を表す式はどれ？
一人のを短くすることと、一時間に多くの仕事を処理することは別の目標です。が何を測るかを先に決めます。
一件の応答が2秒でも、並行処理によって毎秒10件を完了できるシステムはあり得ます。は一件の所要時間、は単位時間当たりの処理量です。
CPU時間は命令数×平均÷で表せます。同じ命令数でも、命令当たりのクロック数や周波数で所要時間が変わります。
クロック周波数だけで異なるCPUの実行速度を決められません。やCPI、メモリ待ちなどをそろえて比較します。
出典・参考資料
試験の公式案内と、この記事の参考にした学習資料です。
編集：Pinternet Works · 更新日：
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