基本情報技術者 ③ コンピュータ構成(CPU・記憶・システム・HW)

ハードウェアとシステム構成を学ぶ分野です。CPUの命令実行手順(フェッチ)やクロック周波数・MIPS、割込み、キャッシュメモリ(ヒット率・ライトスルー)といった性能に関わる計算問題が頻出です。DRAM・SRAM・SSDなど記憶装置の特性、RAID、稼働率(MTBF・MTTR)、デュアル/デュプレックスシステム、フォールトトレラントやフールプルーフといった信頼性設計まで、暗記と計算が混在する得点源の分野です。

この分野の問題32問を、選択肢・正解・解説つきで掲載しています。まず自分で解答を考えてから「正解と解説を見る」を開いて答え合わせをしてください。

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66CPUが命令を処理する手順において、主記憶装置から命令を取り出して命令レジスタに格納することを何と呼ぶか。

  1. A解読
  2. Bフェッチ
  3. C実行
  4. D格納
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正解:Bフェッチ

主記憶装置から命令レジスタに命令を読み込む処理をフェッチと呼ぶ。

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67CPUの性能評価指標のうち、1秒間に何百万個の命令を実行できるかを表す単位はどれか。

  1. AHz
  2. Bbps
  3. CCPI
  4. DMIPS
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正解:DMIPS

MIPSは1秒間に実行できる命令数を百万単位で表す指標である。

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68プログラムカウンター(プログラムレジスタ)の役割として適切なものはどれか。

  1. A実行すべき命令そのものを格納する
  2. B演算結果を一時的に保存する
  3. C次に実行する命令のアドレスを格納する
  4. D入出力データの転送を制御する
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正解:C次に実行する命令のアドレスを格納する

プログラムカウンターは次に実行する命令のアドレスを保持するレジスタである。

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69マルチコアプロセッサの説明として適切なものはどれか。

  1. A主記憶装置の容量を仮想的に拡張する
  2. BCPUのクロック周波数を動的に変更する
  3. C1つのCPU内に複数の演算装置を持つ
  4. D周辺機器との通信速度を高速化する
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正解:C1つのCPU内に複数の演算装置を持つ

1つのCPUチップ内に複数の演算を行う装置(コア)を搭載したものをマルチコアプロセッサと呼ぶ。

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70CPUのクロック周波数が4GHzであるとき、1クロックの時間は何ナノ秒か。

  1. A25
  2. B2.5
  3. C4
  4. D0.25
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正解:D0.25

1秒(10億ナノ秒)を40億ヘルツで割ると0.25ナノ秒となる。

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71あるCPUは1命令の実行に平均2クロック必要である。クロック周波数が2.5GHzの場合、1秒間に最大何億命令を実行できるか。

  1. A1.25
  2. B12.5
  3. C5
  4. D2.5
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正解:B12.5

2.5GHzは25億クロックであり、これを2で割ると12.5億命令となる。

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72主記憶装置上のアドレスに有効アドレスが格納されている方式を何と呼ぶか。

  1. A間接アドレス指定
  2. B直接アドレス指定
  3. C相対アドレス指定
  4. D即値アドレス指定
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正解:A間接アドレス指定

アドレス部の値が指す先に有効アドレスがある方式が間接アドレス指定である。

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73CPUが現在実行中のプログラムを中断して、別のプログラムを先に処理する機能を何と呼ぶか。

  1. Aパイプライン
  2. Bマルチタスク
  3. C割込み
  4. D仮想記憶
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正解:C割込み

割込みとは実行中の処理を一時停止し、別の処理に切り替える機能である。

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74内部割込みに該当するものはどれか。

  1. Aタイマ割込み
  2. B入出力割込み
  3. C機械チェック割込み
  4. Dプログラム例外による割込み
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正解:Dプログラム例外による割込み

プログラムの実行中に発生するゼロ除算やアドレス例外は内部割込みに分類される。

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75キャッシュメモリの説明として適切なものはどれか。

  1. Aデータを磁気ディスクに保存するための補助的な記憶装置
  2. BCPUと主記憶装置の処理速度差を埋めるための高速記憶装置
  3. C電源を切ってもデータが消えない記憶装置
  4. Dキーボードからの入力を一時的に保持する記憶装置
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正解:BCPUと主記憶装置の処理速度差を埋めるための高速記憶装置

キャッシュメモリはCPUと主記憶装置の間に配置され、処理速度差を緩和する。

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76キャッシュメモリのライトスルー方式の説明として適切なものはどれか。

  1. Aキャッシュメモリだけに書き込み、追い出し時に主記憶へ書き戻す
  2. Bキャッシュメモリと主記憶装置の両方にデータを書き込む
  3. C書き込み時にキャッシュメモリのデータを無効化する
  4. D主記憶装置への書き込みを一切行わずキャッシュのみ利用する
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正解:Bキャッシュメモリと主記憶装置の両方にデータを書き込む

ライトスルー方式はキャッシュと主記憶の両方に同時にデータを書き込む。

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77ヒット率が0.9、キャッシュメモリのアクセス時間が10ナノ秒、主記憶装置のアクセス時間が100ナノ秒の場合、実効アクセス時間は何ナノ秒か。なお、キャッシュミス時は主記憶のアクセス時間だけがかかるものとする。

  1. A10
  2. B91
  3. C55
  4. D19
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正解:D19

10×0.9+100×0.1=9+10=19となる。

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78メモリインタリーブの目的として適切なものはどれか。

  1. A記憶容量の拡大
  2. B消費電力の低減
  3. Cセキュリティの強化
  4. Dアクセス速度の高速化
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正解:Dアクセス速度の高速化

メモリインタリーブは主記憶を複数のバンクに分割し並列アクセスすることで速度を向上させる。

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79補助記憶装置のうち、半導体メモリを使用したものはどれか。

  1. AHDD
  2. BDVD
  3. C磁気テープ
  4. DSSD
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正解:DSSD

SSDは半導体メモリを用いた補助記憶装置である。

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80記憶装置のうち、コンピュータの電源を切るとデータが消滅するのはどれか。

  1. ASSD
  2. BUSBメモリ
  3. C主記憶装置
  4. DHDD
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正解:C主記憶装置

主記憶装置(メインメモリ)は揮発性であり、電源を切るとデータが消える。

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81「必要な時にいつでもサービスが利用できるか」という信頼性指標はどれか。

  1. A完全性
  2. B機密性
  3. C可用性
  4. D保守性
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正解:C可用性

可用性は必要な時にサービスが利用可能である状態を指す。

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82あるシステムのMTBFが900時間、MTTRが100時間であるとき、稼働率はいくらか。

  1. A0.1
  2. B0.9
  3. C0.8
  4. D0.99
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正解:B0.9

900÷(900+100)=900÷1000=0.9となる。

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83稼働率を向上させるための手段として「故障したとき修理しやすいこと」を何と呼ぶか。

  1. A保守性
  2. B信頼性
  3. C完全性
  4. D安全性
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正解:A保守性

保守性はシステムが復旧しやすい度合いである。

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84システム全体を止めることなく、一部が故障しても動作を継続する設計を何と呼ぶか。

  1. Aフェールセーフ
  2. Bフォールトトレラント
  3. Cフールプルーフ
  4. Dライトスルー
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正解:Bフォールトトレラント

フォールトトレラントは、障害が発生しても機能を維持する耐性を持つ設計である。

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85利用者が誤った操作をしてもシステムに異常が起こらないようにする設計を何と呼ぶか。

  1. Aフェールソフト
  2. Bフェールセーフ
  3. Cフールプルーフ
  4. Dライトバック
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正解:Cフールプルーフ

フールプルーフは利用者の誤操作を想定した設計である。

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86RAIDにおいて、データを複数のハードディスクに分散させて書き込むストライピングの方式はどれか。

  1. ARAID 0
  2. BRAID 1
  3. CRAID 5
  4. DRAID 6
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正解:ARAID 0

RAID 0はストライピングと呼ばれ、分散書き込みを行う。

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87RAIDにおいて、複数のハードディスクに同じデータを書き込むミラーリングの方式はどれか。

  1. ARAID 0
  2. BRAID 5
  3. CRAID 4
  4. DRAID 1
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正解:DRAID 1

RAID 1はミラーリングと呼ばれ、信頼性を高める。

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88メインで動作する現用系と、待機系の2つのコンピュータからなるシステム構成を何と呼ぶか。

  1. Aシンプレックスシステム
  2. Bデュプレックスシステム
  3. Cデュアルシステム
  4. Dマルチプロセッサシステム
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正解:Bデュプレックスシステム

デュプレックスシステムは現用系と待機系の2つで構成される。

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892つのコンピュータが同じ処理を行い、結果を照合して正しいことを確認するシステム構成はどれか。

  1. Aデュアルシステム
  2. Bデュプレックスシステム
  3. Cシンプレックスシステム
  4. DWebシステム
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正解:Aデュアルシステム

デュアルシステムは2つが同じ処理を行い結果を照合する。

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90待機系のコンピュータに常に電源を入れ、現用系と同じデータやプログラムを保持しておく動作状態を何と呼ぶか。

  1. Aホットスタンバイ
  2. Bコールドスタンバイ
  3. Cスケールアウト
  4. Dスケールアップ
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正解:Aホットスタンバイ

常に電源が入っている待機状態をホットスタンバイと呼ぶ。

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91システムの性能指標のうち、入力から出力が完了するまでの全工程にかかる時間を何と呼ぶか。

  1. Aターンアラウンドタイム
  2. Bスループット
  3. Cレスポンスタイム
  4. Dクロック周波数
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正解:Aターンアラウンドタイム

入力から出力完了までの合計時間はターンアラウンドタイムである。

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92サーバの台数を増やすことで処理能力を向上させる手法を何と呼ぶか。

  1. Aスケールアップ
  2. Bスケールアウト
  3. Cライトスルー
  4. Dライトバック
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正解:Bスケールアウト

台数を増やすことがスケールアウトである。

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93DRAMの特徴として適切なものはどれか。

  1. Aリフレッシュが不要である
  2. Bフリップフロップ回路で構成される
  3. Cリフレッシュが必要である
  4. DSRAMよりも高価である
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正解:Cリフレッシュが必要である

DRAMはコンデンサを使用するため、データ保持のために定期的なリフレッシュが必要である。

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94SRAMの説明として適切なものはどれか。

  1. Aコンデンサを利用する
  2. BDRAMよりも低コストである
  3. Cリフレッシュが不要で高速である
  4. D主記憶装置のメインメモリとして用いられる
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正解:Cリフレッシュが不要で高速である

SRAMはフリップフロップ回路を使用するためリフレッシュが不要で高速である。

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95フラッシュメモリの説明として適切なものはどれか。

  1. Aブロック単位で電気的にデータを消去できる
  2. B紫外線でデータを一括消去する
  3. C機械式のディスクを回転させてデータを読み出す
  4. Dリフレッシュが必要な揮発性メモリである
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正解:Aブロック単位で電気的にデータを消去できる

フラッシュメモリは電気的にデータを消去可能な不揮発性メモリであり、ブロック単位で操作する。

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96機械式スイッチのオン/オフ時に、意図しない信号が繰り返される現象を何と呼ぶか。

  1. Aバッファリング
  2. Bサンプリング
  3. Cポーリング
  4. Dチャタリング
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正解:Dチャタリング

チャタリングはスイッチ切り替え時の不要な信号の繰り返しである。

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97デュアルシステムにおいて、2つの処理結果が一致しないと判定された場合の動作として最も適切なものはどれか。

  1. A異常とみなして処理を中断し縮退運転などに移行する
  2. B両方の結果をそのまま出力し続ける
  3. C速い方の結果を採用してそのまま継続する
  4. D結果の不一致を無視して処理を続行する
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正解:A異常とみなして処理を中断し縮退運転などに移行する

デュアルシステムは結果を照合して正しさを確認する構成であるため、不一致時はそのまま続行せず異常として対処する。

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