31年 第1回 「データ通信」




31_1_data_1_(1).png

問1
(1)
ア:④ 消費電力
イ:⑦ 高集積化
ウ:⑭ マイコン
エ:⑨ SoC

補足
・バイポーラ型LSIとMOS型LSIの比較
バイポーラ型MOS型
集積度低い高い
性能高い低い
消費電力大きい少ない
使われる回路アナログ回路デジタル回路


LSI(Large-scale Integrated Circuit):集積回路。IC(Integrated Circuit)と同義。
ASIC(Application Specific Integrated Circuit):特定の用途向けに複数機能の回路を1つにまとめた集積回路
SoC(System on a Chip):特定の電子機器の機能を実現するために必要な要素を一つのチップ上に実装したもの




31_1_data_1_(2).png

(2)
答え:②
解説
①③④正しい
② キャッシュメモリのデータは、一般に、メモリ上の格納位置の識別情報などを含むキャッシュライン(正:タグ) と実際のデータの内容が含まれるタグ (正:データ部) の組合せで管理される。

補足
・キャッシュメモリ:CPU内部に存在する記憶装置。メインメモリよりも高速に動作する。CPUのアクセスの頻度が高いデータは、メインメモリではなく、キャッシュメモリに保存し処理を行うことで計算速度を高速化できる。

・キャッシュメモリの構造
キャッシュメモリには、保管されているデータに対応する形でタグと呼ばれる情報が付加されている。タグには、キャッシュに保管された情報がメインメモリのどの情報と対応しているかを表すアドレス情報(格納位置情報)やデータの有効性を表す識別情報が含まれている。データとタグのペアはキャッシュラインと呼ばれる。(下図)
cache.png


ライトバック方式:CPUがメモリにデータを書き込む際、キャッシュにデータを書き込み、処理の空き時間が出来てから、キャッシュからメモリにデータを書き込む方式。処理の高速化が図れるが、キャッシュとメモリの内容の整合が常にとれるわけではないので、制御が多少困難である。

ライトスルー方式:CPUがメモリにデータを書き込む際、キャッシュとメモリに同時にデータを書き込む方式。キャッシュとメモリのデータ内容が常に整合が取れているため制御は容易だが、記憶動作において、キャッシュがメモリよりも高速であるという特徴を活かせないため、キャッシュによる処理の高速化の恩恵が受けられない

類題
27年第2回(データ通信) 問1(3):キャッシュメモリ
29年第1回(データ通信) 問1(3)キャッシュメモリ



31_1_data_1_(3).png

(3)
答え:④ A、Bが正しい
解説
A、B:正しい
C:インタプリタは、高水準言語で記述されている実行形式 (正:ソースコードまたは中間表現) プログラムの命令を逐次実行するプログラムであり、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。

補足
・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。


類題
24年第1回(データ通信)問1(3) プログラム言語処理の仕組み



31_1_data_1_(4).png

(4)
答え:② Bのみ正しい
解説
A:RAID0では、ストライピングによって複数のハードディスク(HD)をあたかも1台のHDであるかのように扱えるようにしている。2台以上のHDを組み合わせて、HDへの書込み処理やHDからの読出し処理を複数のHDに分割し、同時並行的に実行することで耐障害性を高める(正:アクセス速度の高速化) ことができる。
B:正しい
C:RAID6では、パリティ情報を3種類 (正:2種類) 作成してそれぞれ別の3台 (正:2台) のHDに記録することによって、任意の2台のHDが故障してもデータを復元できるようにしている。RAID6を構成するためには最低3台 (正:4台) のHDを必要とするが、同時に2台のHDが故障しても、残ったデータとパリティ情報から破損したデータを復元することができる。

補足
RAID0:複数のHDに同時に並列してデータを書き込むことで高速化を図る。(=ストライピング)。HDの利用効率は100%
RAID1:2つのHDに同じデータを書き込み、信頼性の向上を図る。(ミラーリング)。HDの利用効率は50%
RAID5:複数のHDに「パリティ」を冗長配置。1台のHDが故障しても、パリティによりデータの復元が可能。何台HDをが増えても、冗長性は、1台分になるため、利用効率は、台数が増えるほど上がる。
RAID6:パリティを2種類作成し、異なる2台に保存する。同時に2台壊れても、復旧が可能。最小構成は、HDが4台必要。

類題
24年第2回(データ通信)問1(4) RAID



31_1_data_1_(5).png

(5)
答え:④
解説
①②③正しい
④ キャッシュメモリなどに利用されるSRAMには加算器 (正:フリップフロップ回路) といわれる論理回路が用いられており、SRAMは、DRAMと比較して、一般に、高速に動作するという利点がある。

補足
SRAMとDRAMの違い
DRAMSRAM
情報量1bit分の構成トランジスタ・コンデンサを1つずつ4~6個のトランジスタ
(フリップフロップ経路)
集積率高い低い
アクセス速度遅い早い
リフレッシュ必要不要
破壊読出しなるならない

リフレッシュ:情報を保持するために、定期的に電荷を注入する処理
破壊読出し:情報を読み出す際、コンデンサに蓄えられた電荷を放出し、1、0の情報が消えてしまう(破壊されてしまう)ため破壊読出しという。DRAMでは、情報を読出した後、保持するために再度書き込みを行う。
フリップフロップ回路:「0」、[1]の1bitの情報を保持するための記録回路。リフレッシュ(定期的な再書き込み動作)を必要とせずに安定的に情報を保持できることから、SRAMとして用いられる。
DDR(Double Data Rate):クロック信号の立ち上がり時と立ち下がり時の両方で動作させることで、実効的に2倍のクロックで動作させることができる。DDR2は4倍のクロックで動作させることができる。


類題
28年第1回(データ通信)問1(5) DRAM又はSRAM
24年第2回(データ通信)問1(2) DRAM及びSRAM








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