応用情報 経営戦略とIT戦略 — Questions and Answers
Question 1: リアルタイムOSの「ハードリアルタイム」の説明として正しいものはどれか。
- デッドラインを厳守し超過した場合はシステム障害となる厳格な時間制約 (Correct answer)
- できるだけ早く処理するが多少の遅延は許容される
- 処理時間の統計的な平均を保証する
- ユーザーインタフェースの応答速度のみを保証する
Correct answer: デッドラインを厳守し超過した場合はシステム障害となる厳格な時間制約
ハードリアルタイムシステムは自動車のエアバッグ・医療機器など、デッドラインを1マイクロ秒でも超えると重大な損害・人命への影響が生じるシステム。ソフトリアルタイムは多少の遅延を許容する。
Question 2: 組込みシステムのWatchdogタイマーの役割はどれか。
- プログラムが一定時間内に定期リセットしない場合にシステムをリスタートする (Correct answer)
- 処理時間を高精度に計測する
- スリープモードへの移行をタイマーで制御する
- 外部デバイスの通信タイムアウトを管理する
Correct answer: プログラムが一定時間内に定期リセットしない場合にシステムをリスタートする
ウォッチドッグタイマーは定期的にソフトウェアからリセット（キック）されることを期待し、ハングアップなどでリセットされなかった場合にシステムを強制再起動する自律的な回路。
Question 3: 組込みシステムで使用されるフラッシュメモリの特徴として正しいものはどれか。
- 電源を切ってもデータが消えない不揮発性メモリで書き換え回数に制限がある (Correct answer)
- 高速な読み書きができる揮発性メモリ
- プログラムの実行に使用されるRAM
- 一度しか書き込めないROM
Correct answer: 電源を切ってもデータが消えない不揮発性メモリで書き換え回数に制限がある
フラッシュメモリは不揮発性でデータを保持し、電気的に消去・書き換えが可能。ただし書き換え回数（数万〜数十万回）に上限があるため、ウェアレベリングで寿命管理を行う。
Question 4: DMA（Direct Memory Access）の説明として正しいものはどれか。
- CPUを介さずデバイスとメモリ間で直接データ転送を行うことでCPU負荷を軽減する (Correct answer)
- CPUが直接メモリに高速アクセスするキャッシュ技術
- メモリのアドレス保護機能
- 外部バスを通じたメモリ拡張技術
Correct answer: CPUを介さずデバイスとメモリ間で直接データ転送を行うことでCPU負荷を軽減する
DMAはDMAコントローラがCPUに代わってデバイスとメモリ間のデータ転送を行う。大量データ転送（ADC結果・ネットワークパケットなど）でCPUの割り込み処理負荷を大幅に削減できる。
Question 5: 組込みシステムのSPI（Serial Peripheral Interface）通信の特徴はどれか。
- マスタ・スレーブ構成の同期式全二重シリアル通信でI2Cより高速 (Correct answer)
- 非同期シリアル通信でUARTの別名
- 多数のデバイスをアドレスで区別する2線式通信
- 1本のデータ線で半二重通信する
Correct answer: マスタ・スレーブ構成の同期式全二重シリアル通信でI2Cより高速
SPIはSCLK（クロック）・MOSI・MISO・CS（チップセレクト）の4線を使う同期式全二重通信。I2Cより高速でSPIフラッシュ・センサ・ADCに使われる。I2Cは2線式（SDA・SCL）でアドレス指定。
Question 6: 組込みシステムでADC（アナログ-デジタル変換器）の「分解能」の説明として正しいものはどれか。
- 変換できるデジタル値の段階数で、12ビットADCは4096段階を表現できる (Correct answer)
- 1秒間に変換できるサンプル数
- 変換精度の誤差範囲
- 入力できるアナログ電圧の最大値
Correct answer: 変換できるデジタル値の段階数で、12ビットADCは4096段階を表現できる
ADCの分解能はnビットで2^n段階の離散値に変換できる能力。12ビットADCは2^12=4096段階、16ビットは65536段階。分解能が高いほど細かなアナログ値の違いを検出できる。
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リアルタイムOSの「ハードリアルタイム」の説明として正しいものはどれか。