25年 第1回  「データ通信」



25_1_data_1_(1).png

問1
(1)
ア:⑥ フェッチ
イ:② 待ち時間
ウ:⑫ アウトオブオーダ
エ:④ スーパスカラ

補足

・命令サイクルの構成
フェッチ:命令の読み込み
デコード:命令の解釈
実行:命令の実行
ライトバック:結果の書き込み

・パイプライン方式の概念
下の図では、1つの大きな命令を3つの命令に細分化して、並列動作させている。

pipe_line_1.png 

・命令を細分化しない方法とパイプライン方式の比較

pipe_line_2.png
・パイプラインハザードの種類
制御ハザード:分岐命令などによって先取りした命令が無駄になること
データハザード:実行結果が出る前に先取りして命令を実行し、古い値で処理を進めてしまうこと
構造ハザード:CPU内部の資源のコリジョン(衝突)により発生するハザード



25_1_data_1_(2).png

(2)
答え:③
解説
① TFT液晶ディスプレイは、画素ごとにダイオードとコンデンサ(正:トランジスタ)により回路が構成されており、一般に、液晶層を2枚のガラス基板で挟む構造となっている。

② ディスプレイの性能を示す要素の一つに水平(正:垂直)同期周波数がある。水平(正:垂直)同期周波数は、リフレッシュレートともいわれ、1秒間に描く画面の枚数を示すものである。

④ 有機ELディスプレイは、TFT液晶ディスプレイと同様にバックライトを必要とするが(正:必要としない)、液晶ディスプレイと比較して低電力で高い輝度が得られるため、消費電力を抑えられるという特徴がある。

補足
TFT液晶ディスプレイ(TFT=Thin Film Transistor=薄膜トランジスタ):薄膜トランジスタを使用して薄型に対応した液晶ディスプレイ。スマートフォンや薄型液晶テレビは、TFT液晶が使われている。
有機ELディスプレイ:(EL:ElectroLuminescence):電圧を与えると発光する有機物を利用したディスプレイ
水平同期周波数
:1秒間に描写するラインの数
垂直同期周波数:1秒間に描写する画面の枚数(別名:リフレッシュレート)
8B/10B変換:8bitの信号を10bitのシンボルに変換する方式。変換された信号は、0または1の連続した信号が5bit以内に収まるようになっており、クロック情報を適切に取り出すことができる。
(※シリアル通信などでは、クロック信号をデータ信号に乗せて転送する。しかし、0や1が連続してしまうと、符号の変わり目が分からなくなりクロック情報を取り出すことができない。そのため、8B/10B変換等で、0、1の連続を防ぐようにする。)



25_1_data_1_(3).png

(3)
答え:② Bのみ正しい
解説
A:モジュールの内部構造や制御の流れに着目してテストを行う手法は、一般に、ビッグバンテスト(正:ホワイトボックステスト)といわれる。

C:モジュールの内部構造を考慮することなく、仕様書どおりに機能が作動するかどうかに着目してテストを行う手法は、一般に、ホワイトボックステスト(正:ビッグバンテスト)といわれる。

補足
ホワイトボックステスト:モジュールの内部構造や流れに着目して行うテスト
ビッグバンテスト:内部構造を考慮せずに、一連動作を一度に確認するテスト
ボトムアップテスト:ソフトウェアの構造のうち、詳細な機能部分である下位モジュールから順に結合しながら検証する。上位モジュールは、ドライバと呼ばれるダミーが使われる
トップダウンテスト:ソフトウェアの構造のうち、大枠となる部分である上位モジュールから順に結合しながら検証する。下位モジュールは、スタブと呼ばれるダミーが使われる




25_1_data_1_(4).png

(4)
答え:②
解説
① 高水準言語で記述されている実行形式プログラム(正:ソースコード及び中間コード)の命令を逐次実行するプログラムはインタプリタといわれ、作成途中のプログラムのデバッグを実行する場合などに用いられる。

③ アセンブラは、アセンブリ言語で記述されているプログラムを機械語に変換するプログラムである。アセンブリ言語は機械語に対応しており、CPUの種類に依存しない(正:依存する)

④ コンパイラなどにより作成されたオブジェクトプログラムどうしを結合して、実行形式プログラムを作るプログラムはローダ(正:リンカ)といわれる。

補足
高水準言語(高級言語):人間により理解しやすいプログラミング言語
低水準言語(低級言語):機械が理解しやすいプログラミング言語。機械に依存しているためCPUの種類によってコマンドが異なる(機械語やアセンブリ言語など)
Java VM(Java Virtual Machine:Java仮想マシン):Javaバイトコード(Javaの実行形式プログラム)を実行するための実行環境。OS上でJava VMをインストールすることによりOSに依存しないプログラムを作ることができる
・プログラミングから実行までの流れ
conpile_r2.png
①人間がプログラミング言語で作成したソースプログラムを、コンパイラを使ってコンパイルすると、オブジェクトモジュール(オブジェクトプログラム)が作成される。
②複数のオブジェクトモジュールやライブラリ(汎用的に使われる関数群などが格納されたファイル)をリンカ(連携編集プログラム、リンケージエディタ)で関連付けられ、ロードモジュール(実行形式プログラム)が作成される。
③ロードモジュールは、ローダによって実行される。



25_1_data_1_(5).png

(5)
答え:④
解説
④ プロセスは、いったん生成されると実行が完了するまで、実行状態及び実行待ち状態(正:と実行可能状態)(正:三)つの状態間を遷移する。

補足
スワップイン:仮想メモリからメインメモリにプログラムを移動させること
スワップアウト:メインメモリから仮想メモリにプログラムを退避させること
スワッピング:スワップイン、スワップアウトの総称。ブロック置換とも呼ぶ。
2次記憶装置(補助記憶用装置):CPUが直接アクセスできない補助記憶用の装置。不揮発性。HDやフラッシュメモリが該当する。データの読み書きが主記憶装置に比べて格段に遅い。

・プロセスの状態遷移

process.png
①プロセスの生成
②プロセスがCPUの使用権を取得し実行状態に遷移(ディスパッチ)
③割込みにより他のプロセスにCPUの使用権が移った場合の状態遷移
④入出力待ちの状態になると待機状態に遷移
⑤入出力処理が終了すると実行可能状態に遷移
⑥プロセスの消滅
セマフォ:並行して動作している複数のプロセス間で不整合が起きたり、データが破壊されるような事を防ぐために行われる排他制御の方法。
排他制御:複数の主体が同じ資源を同時に利用することがないように、ある主体が資源を利用している間、別の主体による資源の利用を制限もしくは禁止する仕組みのこと。
リエントラント構造:複数のプログラムルーチンから同時かつ非同期に呼び出されることが可能なプログラムルーチン。実行中のプログラムルーチンに対して、別のプログラムルーチンから呼び出しがあった場合でも、処理の終了を待たずに並列して実行することができる。






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