【雑記】スループット計算 | 単位時間あたりに転送または処理されるビット数

【※ 当記事は2020年7月2日時点の情報です】

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エンジニア

スループット計算について、
しっかり理解したい。

キタミ式イラストIT塾基本情報技術者令和02年

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スループットとは？
計算方法（基礎編）
計算方法（応用編）
計算方法（カンタンな計算方法）
まとめ

スループットとは？

スループット（Wikipedia）とは何か？
定義はこんな感じです。

スループット（英: Throughput）は、
一般に単位時間当たりの処理能力のこと。特に
・コンピュータやネットワークが一定時間内に処理できるデータ量のこと。
レイテンシとならんで、パフォーマンスの評価基準となる。
・コンピュータ・ネットワークを構成する機器によって、
送信フレームが損失しない最大レート。

出典：スループット（Wikipedia）

電気通信やコンピューティングにおいて、
ビットレートまたはビット速度（ビットそくど、英語: bit rate, bitrate）とは、
単位時間あたりに転送または処理されるビット数です。
変数 R として表されます。

ビットレートには、通常ビット毎秒(bit/s)の単位が用いられ、
キロ、メガ、ギガ、テラなどのSI接頭辞と組み合わせて使用されます。
非公式な略称”bps”が”bit/s”の代わりに使われることが多く、
例えば”1 Mbps”は100万ビット毎秒を意味します。

1バイト毎秒(1 B/s)は8ビット毎秒に相当します。

SI接頭辞と2進接頭辞の使い分けについては諸説ありますが、
ＳＩ接頭辞、２進接頭辞、
コンピューターで使われるデータ容量の単位について、
2進接頭辞とSI接頭辞などを参考に定義をまとめました。

【定義】

・SI接頭辞
10のべき乗で表す。国際単位系（SI）で決められた接頭辞。

・2進接頭辞
2のべき乗で表す
原則データ容量（メモリ容量、ディスク容量、ファイル容量など）を中心に使用し、それ以外の基本単位などには使用してはならないと注意喚起されている。
CPUなどに使用される動作周波数などの単位も日本の計量法等により国際単位系を用いる必要があるので周波数の単位で2進接頭辞は利用できない。

計算方法（基礎編）

まずは基礎的な計算方法。

例①：1秒間に1 Mbyte処理される

スループットはビット毎秒（bit/s）で計算される。
1 byteは8 bit。1 Mbyteは8 Mbit。
よって8 Mbit/s（8,000,000 bit/s）となる。

例②：1ミリ秒間に1 Mbyte処理される

スループットはビット毎秒（bit/s）で計算される。
1 byteは8 bit。1 Mbyteは8 Mbit。
1秒は1,000ミリ秒。
1ミリ秒で8Mbit処理されるので、
1ミリ秒の1,000倍である1秒につき8 Gbit処理される。
よって8 Gbit/s（8,000,000,000 bit/s）となる。

例③：1マイクロ秒間に1Mbyte処理される

スループットはビット毎秒（bit/s）で計算される。
1 byteは8 bit。1 Mbyteは8 Mbit。
1秒は1,000,000マイクロ秒。
1マイクロ秒で8Mbit処理されるので、
1マイクロ秒の1,000,000倍（100万倍）である1秒につき8 Tbit処理される。
よって8 Tbit/s（8,000,000,000,000 bit/s）となる。

計算方法（応用編）

上記の例は計算を容易にするため、キリが良い数にしていましたが、
実際の現場ではキリの悪い数字を計算しなければなりません。

例④：123マイクロ秒に987 byte処理される

スループットはビット毎秒（bit/s）で計算される。
1 byteは8 bit。987 byteは7896 bit。
1秒は1,000,000マイクロ秒。
123マイクロ秒で7896 bit処理されるので、
1マイクロ秒で64.195121 bit（7896 / 123）処理されるので、
1マイクロ秒の1,000,000倍（100万倍）である1秒につき
約64.2 Mbit処理される。
よって約64.2 Mbit/s（64,195,121 bit/s）となる。

例⑤：123ミリ秒に987 byte処理される

スループットはビット毎秒（bit/s）で計算される。
1 byteは8 bit。987 byteは7896 bit。
1秒は1,000ミリ秒。
123ミリ秒で7896 bit処理されるので、
1ミリ秒で64.195121 bit（7896 / 123）処理されるので、
1ミリ秒の1,000倍である1秒につき約64.2 Kbit処理される。
よって約64.2 Kbit/s（64,195 bit/s）となる。

例⑥：123秒に987 byte処理される

スループットはビット毎秒（bit/s）で計算される。
1 byteは8 bit。987 byteは7896 bit。
123秒で7896 bit処理されるので、
1秒で64.195121 bit（7896 / 123）処理される。
よって約64.2 bit/s（64.195 bit/s）となる。

計算方法（カンタンな計算方法）

私がよく脳内で行ってるカンタンな計算方法をご紹介します。

例⑦：123マイクロ秒に987 byte処理される

（1）処理サイズ（byte）を時間（単位を無視）で割る。
987 / 123 = 約8.024 byte。
（2）byteをbit換算するために8を掛ける。
約8.024 * 8 = 約64.195 bit。
（3）ミリ秒はK（キロ）をつける、マイクロ秒はM（メガ）をつける。
今回マイクロ秒なので、約64.2 Mbit。

例⑧：123マイクロ秒に987654 byte処理される

（1）処理サイズ（byte）を時間（単位を無視）で割る。
987654 / 123 = 約8029.7 byte。
（2）byteをbit換算するために8を掛ける。
約8029.7 * 8 = 約64237.6 bit。
（3）ミリ秒はK（キロ）をつける、マイクロ秒はM（メガ）をつける。
今回マイクロ秒なので、約64237.6 Mbit＝約64.237 Gbit。