2026年版・2-1

プロセッサの一問一答

基本情報技術者試験科目A「コンピュータシステム」から、プロセッサに関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。科目Aの本試験と同じく、4択で出題しています。

問12-1

CPUが1つの命令を実行する基本的な手順（命令実行サイクル）の順序として、最も適切なものはどれか。

①命令の解読→命令の取出し→オペランドの読出し→実行
②命令の取出し→オペランドの読出し→実行→命令の解読
③命令の取出し→命令の解読→オペランドの読出し→実行
④オペランドの読出し→命令の取出し→命令の解読→実行

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正解 ③命令の取出し→命令の解読→オペランドの読出し→実行

解説
CPUは、次の手順を繰り返してプログラムを実行します。
（1）命令の取出し（フェッチ）：プログラムカウンタが示す主記憶の番地から命令を読み出し、命令レジスタに入れる
（2）命令の解読（デコード）：命令の種類と、演算の対象（オペランド）を調べる
（3）オペランドの読出し：必要に応じて有効アドレスを計算し、演算の対象となるデータを読み出す
（4）実行：演算などを行い、結果を格納する

他の選択肢が不適切な理由
・解読→取出し：命令を取り出す前に解読することはできません。
・実行の後に解読：解読しなければ何を実行するか分かりません。
・オペランドの読出しが最初：何を読み出すかは、命令を解読して初めて分かります。

覚え方のポイント
「取って（フェッチ）、読んで（デコード）、材料を集めて（オペランド）、実行」。この流れを重ねて並行処理するのがパイプラインです。

問22-1

CPUのレジスタのうち、次に実行する命令が格納されている主記憶のアドレスを保持するものはどれか。

①命令レジスタ
②プログラムカウンタ
③アキュムレータ
④インデックスレジスタ

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正解 ②プログラムカウンタ

解説
プログラムカウンタ（命令アドレスレジスタ）は、次に実行する命令が格納されている主記憶のアドレスを保持するレジスタです。命令を取り出すたびに、次の命令のアドレスに更新されます。分岐命令を実行すると、分岐先のアドレスに書き換えられます。

他の選択肢が不適切な理由
・命令レジスタ：主記憶から取り出した命令そのものを、解読のために一時的に保持するレジスタです。
・アキュムレータ：演算の対象や演算の結果を一時的に保持するレジスタです。
・インデックスレジスタ：アドレスを計算するときに、アドレス部の値に加える値（指標）を保持するレジスタです。

覚え方のポイント
「プログラムカウンタ＝次の命令の場所（アドレス）」「命令レジスタ＝今の命令そのもの」。アドレスを持つか、中身を持つかで区別しましょう。

問32-1

クロック周波数が2GHzのCPUで、1命令の実行に平均4クロックかかる（CPIが4）とき、このCPUの性能は何MIPSか。

①500MIPS
②8MIPS
③2MIPS
④8,000MIPS

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正解 ①500MIPS

解説
MIPS（Million Instructions Per Second）は、1秒間に実行できる命令の数を百万単位で表した指標です。
1秒間のクロック数：2GHz ＝ 2,000,000,000回
1秒間の命令数：2,000,000,000 ÷ 4 ＝ 500,000,000命令
百万単位にすると、500,000,000 ÷ 1,000,000 ＝ 500MIPS です。

他の選択肢が不適切な理由
・2MIPS：クロック周波数の数値（2GHzの2）をそのまま答え、CPIでの割り算も単位の換算もしていない値です。
・8MIPS：クロック周波数の数値（2）にCPI（4）を掛けた値です。CPIは掛けるのではなく割ります。
・8,000MIPS：クロック周波数をCPIで割るべきところを、掛けてしまった誤りです。

覚え方のポイント
「MIPS＝クロック周波数÷CPI÷100万」。1クロックの時間は、1GHzなら1ナノ秒、2GHzなら0.5ナノ秒です。

問42-1

あるCPUで実行される命令の種類と、その実行時間・出現率が次のとおりであるとき、このCPUの性能はおよそ何MIPSか。

命令の種類	実行時間	出現率
命令A	10ナノ秒	60％
命令B	20ナノ秒	40％

①約50MIPS
②約700MIPS
③約140MIPS
④約71MIPS

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正解 ④約71MIPS

解説
命令の出現率で重み付けした平均の命令実行時間を求めます。
10 × 0.6 ＋ 20 × 0.4 ＝ 6 ＋ 8 ＝ 14ナノ秒
1秒間に実行できる命令数は、1秒 ÷ 14ナノ秒＝ 1 ÷（14 × 10⁻⁹）≒ 71,400,000命令
百万単位にすると、約71MIPS です。

他の選択肢が不適切な理由
・約50MIPS：実行時間の長い命令B（20ナノ秒）だけで計算した値です。
・約140MIPS：平均実行時間を約7ナノ秒と半分に誤った場合の値です。
・約700MIPS：単位の換算で桁を1つ誤った値です。

覚え方のポイント
命令ミックスの問題は「（1）出現率で重み付けした平均時間を求める→（2）1秒をその時間で割る→（3）百万で割る」の3段階で解きます。1マイクロ秒（1,000ナノ秒）に何命令実行できるかを考えると、1,000÷14≒71と速く計算できます。

問52-1

CPUの高速化技術であるパイプライン処理の説明として、最も適切なものはどれか。

①よく使うデータを高速なメモリに置き、主記憶へのアクセスを減らす
②1つのCPUの中に複数のコアを搭載し、別々のプログラムを同時に実行する
③主記憶を複数の区画に分けて、連続した番地に並行してアクセスする
④命令の処理を複数の段階に分け、各段階を少しずつずらして並行に実行する

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正解 ④命令の処理を複数の段階に分け、各段階を少しずつずらして並行に実行する

解説
パイプライン処理は、命令の実行を「取出し」「解読」「オペランドの読出し」「実行」などの段階（ステージ）に分け、1つ目の命令が解読の段階に進んだら、2つ目の命令の取出しを始める、というように、複数の命令の異なる段階を重ねて並行に処理する方式です。工場の流れ作業と同じ考え方で、単位時間あたりに処理できる命令数が増えます。

他の選択肢が不適切な理由
・複数のコアで別々のプログラムを同時に実行：マルチコアプロセッサの説明です。
・よく使うデータを高速なメモリに置く：キャッシュメモリの説明です。
・主記憶を複数の区画に分けて並行にアクセス：メモリインタリーブの説明です。

覚え方のポイント
「パイプライン＝流れ作業」。分岐命令で次に実行する命令が変わると、先に取り出した命令が無駄になり（パイプラインハザード）、効率が下がる点もよく問われます。

問62-1

1命令を5つのステージで処理するパイプラインで、各ステージが1クロックで処理されるとき、10個の命令をすべて実行し終えるのに必要なクロック数はいくつか。パイプラインの乱れは発生しないものとする。

①10クロック
②15クロック
③14クロック
④50クロック

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正解 ③14クロック

解説
最初の命令は、5つのステージをすべて通るので5クロックで完了します。パイプラインでは各ステージが重なって進むため、2つ目以降の命令は1クロックごとに1つずつ完了します。
必要なクロック数＝ステージ数＋（命令数 − 1）＝ 5 ＋（10 − 1）＝ 14クロック

他の選択肢が不適切な理由
・10クロック：命令数だけを数え、最初の命令が完了するまでの時間を考えていません。
・15クロック：ステージ数と命令数を単純に足した誤りです（1つ多く数えています）。
・50クロック：パイプラインを使わず、1命令ずつ順番に処理した場合（5×10）のクロック数です。

覚え方のポイント
「ステージ数＋命令数−1」。最初の1命令で「パイプを満たす」時間がかかり、あとは1クロックごとに1命令ずつ出てくる、と考えると式を忘れません。

問72-1

RISCの特徴として、最も適切なものはどれか。

①複雑な処理を1つの命令で行えるよう、多くの種類の命令を持つ
②命令の種類を絞り込み、単純な固定長の命令を高速に実行する
③命令の長さを可変にし、マイクロプログラムで命令を解釈する
④1つの命令で、主記憶上のデータどうしを直接演算することを重視する

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正解 ②命令の種類を絞り込み、単純な固定長の命令を高速に実行する

解説
RISC（Reduced Instruction Set Computer）は、命令の種類を少なくし、長さのそろった単純な命令を、ワイヤードロジック（回路）で高速に実行する方式のプロセッサです。命令が単純なためパイプライン処理と相性がよく、スマートフォンなどに広く使われています。

他の選択肢が不適切な理由
・多くの種類の命令を持つ：CISC（Complex Instruction Set Computer）の特徴です。
・可変長の命令をマイクロプログラムで解釈：これもCISCの特徴です。
・主記憶上のデータどうしを直接演算：CISCに多い特徴です。RISCでは、主記憶とのやり取りはロード・ストア命令に限り、演算はレジスタ間で行います。

覚え方のポイント
「RISC＝少ない・単純・固定長・ワイヤードロジック」「CISC＝多い・複雑・可変長・マイクロプログラム」。対になる特徴を並べて覚えましょう。

問82-1

アドレス指定方式のうち、命令のアドレス部の値に、プログラムカウンタの値を加えて有効アドレスを求める方式はどれか。

①相対アドレス指定
②間接アドレス指定
③指標アドレス指定
④直接アドレス指定

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正解 ①相対アドレス指定

解説
相対アドレス指定は、命令のアドレス部の値と、プログラムカウンタ（現在実行している命令の位置を基準にした値）を加えて有効アドレスを求める方式です。命令の位置からの相対的な距離でアドレスを表すため、プログラムを主記憶のどこに置いても正しく動かせます（再配置が容易になります）。

他の選択肢が不適切な理由
・間接アドレス指定：アドレス部が示す番地に格納されている値を、さらに有効アドレスとして使う方式です。
・指標アドレス指定：アドレス部の値に、インデックスレジスタ（指標レジスタ）の値を加える方式です。配列の要素を順に扱うときに便利です。
・直接アドレス指定：アドレス部の値をそのまま有効アドレスとする方式です。

覚え方のポイント
何を足すかで区別します。「プログラムカウンタを足す＝相対」「インデックスレジスタを足す＝指標」「ベースレジスタを足す＝基底」「アドレス部の番地の中身を使う＝間接」。

問92-1

CPUの割込みのうち、内部割込みに該当するものはどれか。

①プログラムの実行中に、0で除算しようとした
②入出力装置での処理が完了したことが通知された
③一定の時間が経過したことを、タイマが通知した
④電源の電圧が異常に低下したことが検出された

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正解 ①プログラムの実行中に、0で除算しようとした

解説
割込みは、実行中の処理を一時中断して、緊急の処理を優先して行う仕組みです。原因がCPUで実行中のプログラムにあるものを内部割込み、CPUの外部にあるものを外部割込みといいます。0による除算（ゼロ除算）やオーバーフローなどのプログラム割込み、ページフォールト、プログラムからOSの機能を呼び出すスーパバイザコール（SVC）は、内部割込みです。

他の選択肢が不適切な理由
・入出力装置の処理完了の通知：入出力割込みで、外部割込みです。
・タイマによる時間経過の通知：タイマ割込みで、外部割込みです。
・電源の電圧低下の検出：機械チェック割込みなどに分類される外部割込みです。

覚え方のポイント
「実行中のプログラム自身が原因＝内部割込み（ゼロ除算・ページフォールト・SVC）」「外からの知らせ＝外部割込み（入出力完了・タイマ・電源異常）」。

問102-1

CPU内部に複数の演算器（パイプライン）を持ち、同時に実行できる複数の命令を並べて処理することで、1クロックに複数の命令を実行する方式はどれか。

①マルチプロセッサ
②スーパーパイプライン
③VLIW
④スーパースカラ

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正解 ④スーパースカラ

解説
スーパースカラは、1つのCPUの中に複数のパイプライン（演算器）を用意し、同時に実行できる命令をハードウェアが見つけて並列に処理する方式です。うまく並べられれば、1クロックあたり複数の命令を実行できます。

他の選択肢が不適切な理由
・スーパーパイプライン：パイプラインの各段階をさらに細かく分けて段数を増やし、クロック周波数を上げて高速化する方式です。
・マルチプロセッサ：複数のプロセッサ（CPU）を搭載して処理を分担させる構成です。
・VLIW：同時に実行できる複数の命令を、コンパイラがあらかじめ1つの長い命令語にまとめておく方式です。

覚え方のポイント
「スーパースカラ＝パイプラインを横に並べる」「スーパーパイプライン＝パイプラインを細かく刻む」「VLIW＝並列化をコンパイラが事前に行う」と区別しましょう。

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※本ページの問題・解説は、生成AI（人工知能）を活用して作成しています。