応用情報技術者試験 - Applied Information Technology Engineer Computer System Architecture Questions and Answers

Question 1

プロセッサの性能評価指標であるMIPS (Million Instructions Per Second) に関する記述として、最も適切なものはどれか。

Accepted Answer

異なるアーキテクチャのプロセッサ間の性能比較には適していない。

Answer

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すが、命令セットアーキテクチャ（ISA）が異なると、1つの命令で実行できる処理内容が大きく異なるため、異なるアーキテクチャを持つプロセッサの性能を単純にMIPS値で比較することは適切ではありません。 例えば、CISCアーキテクチャの1命令がRISCアーキテクチャの複数命令に相当することがあります。 したがって、同じ種類のプロセッサ同士の比較に用いられるのが一般的です。

Question 2

キャッシュメモリの書き込み方式に関する次の記述のうち、ライトバック方式を説明しているものはどれか。

Accepted Answer

CPUがデータを書き込む際、まずキャッシュメモリにのみ書き込み、主記憶への書き込みは、そのデータがキャッシュメモリから追い出される時に行う。

Answer

ライトバック方式は、CPUがデータを書き込む際に、まず高速なキャッシュメモリにのみ書き込みを行います。 主記憶への実際の書き込みは、そのデータが含まれるキャッシュラインがキャッシュから追い出される（置換される）タイミングで行われます。 これにより、書き込み処理が高速化されますが、キャッシュと主記憶の内容が一時的に不一致になる可能性があります。

Question 3

プロセッサのパイプライン処理において発生するハザードのうち、後続の命令が直前の命令の実行結果を利用するために、処理を一時停止しなければならない状態を何と呼ぶか。

Accepted Answer

データハザード

Answer

データハザードは、パイプライン処理において、ある命令がその前の命令の実行結果を必要とする場合に発生します。 前の命令の結果が確定するまで、後の命令は処理を進めることができず、パイプラインが一時的に停止（ストール）します。これをデータハザードと呼びます。

Question 4

命令セットアーキテクチャ(ISA)に関する記述として、RISC (Reduced Instruction Set Computer) の特徴に該当するものはどれか。

Accepted Answer

単純で固定長の命令が多く、パイプライン処理に適している。

Answer

RISC (Reduced Instruction Set Computer) は、名前の通り「縮小命令セットコンピュータ」です。 その特徴は、命令の種類を基本的なものに絞り、各命令を単純化・固定長化している点にあります。 これにより、命令のデコードが容易になり、パイプライン処理を効率的に行うことができます。 一方、CISC (Complex Instruction Set Computer) は可変長で複雑な命令を持ちます。

Question 5

主記憶へのアクセスを高速化する技術の一つであるメモリインタリーブに関する記述として、最も適切なものはどれか。

Accepted Answer

主記憶を複数の独立したバンクに分け、各バンクへ並列にアクセスすることで、実効的なデータ転送速度を向上させる。

Answer

メモリインタリーブは、主記憶（メインメモリ）を複数のバンクと呼ばれる区画に分割し、CPUが連続したアドレスにアクセスする際に、それらのアクセスを各バンクに振り分けて並列に処理する技術です。 これにより、一つのバンクがデータ転送を完了するのを待つことなく、次のバンクへのアクセスを開始できるため、CPUの待ち時間が減少し、主記憶へのアクセスが高速化されます。

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