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基本情報技術者試験 · 学習ガイド

2008年度 春期 午後の問題・解答解説

旧制度の午前・午後と、2023年度以降の科目A・科目Bの公開問題を区別しています。現在の試験対策では現行シラバスと科目Bの形式を確認してください。公開問題は本試験の全出題を網羅する資料ではありません。

2008年度 春期 午後の概要
30:00

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ハードディスク装置のアクセス時間とディスクキャッシュ

コンピュータシステム · ハードディスク装置 / アクセス時間 / 回転待ち時間 / ディスクキャッシュ / ヒット率

製品Aと製品Bの仕様(記憶容量、回転数、平均位置決め時間、データ転送速度)に基づく平均アクセス時間の比較計算、およびディスクキャッシュを搭載した製品Cにおける平均アクセス時間の計算に関する問題である。各空欄[ a ]〜[ d ]に入る数値を求めよ。なお、1Gバイト=1,000Mバイト、1Mバイト=1,000kバイトとし、解答は小数第2位以下を切り捨てるものとする。 【製品A・製品Bの仕様】 ・製品A:回転数 4,200回/分、平均位置決め時間 14.0ミリ秒、データ転送速度 20Mバイト/秒 ・製品B:回転数 5,400回/分、平均位置決め時間 12.0ミリ秒、データ転送速度 30Mバイト/秒 【設問1】 製品Aでは、平均回転待ち時間は[ a ]ミリ秒であり、100kバイトのデータを転送する時間は[ b ]ミリ秒である。一方、製品Bでは、平均回転待ち時間が5.5ミリ秒であり、100kバイトのデータを転送する時間が3.3ミリ秒であることから、100kバイトの平均アクセス時間は、製品Aに比べて[ c ]ミリ秒短い。 【設問2】 読取り時のアクセス時間を短縮するため、ディスクキャッシュを搭載した製品Cを開発した。ディスクキャッシュへの書込みと読取りは2kバイトのブロック単位で行う。ディスクキャッシュを検索する平均時間は1.0ミリ秒、ディスクキャッシュの平均ヒット率は0.4、ディスクキャッシュからの1ブロック当たりのデータの平均読取り時間は0.4ミリ秒とする。ディスクキャッシュがヒットしなかったとき、磁気ディスクからの1ブロック当たりのデータの平均読取り時間は、ディスクキャッシュ上の最も古いブロックのデータと交換する時間も含めて17.0ミリ秒とする。このとき、製品Cの1ブロック当たりの読取り時の平均アクセス時間は[ d ]ミリ秒となる。

ア
設問1: 3.3 / 設問2: 7.0
イ
設問1: 5.0 / 設問2: 8.0
ウ
設問1: 5.3 / 設問2: 10.3
エ
設問1: 5.5 / 設問2: 11.3
オ
設問1: 7.1 / 設問2: 13.2
カ
設問1: 11.1 / 設問2: 14.2
キ
設問1: 14.2
解答・解説を表示

解答

設問1: a-オ, b-イ, c-ウ; 設問2: d-エ

解説

まず要点:ハードディスクの平均アクセス時間は「平均位置決め時間(シーク時間)+平均回転待ち時間+データ転送時間」を足して求めます。平均回転待ち時間はディスクが半回転するのにかかる時間です。ディスクキャッシュがあるときは、必ずかかるキャッシュ検索時間に、ヒットした場合とミスした場合の加重平均を足して計算します。

解き方

  1. 製品Aの1回転にかかる時間を求め、その半分を計算して小数第2位以下を切り捨て、平均回転待ち時間aを出します。
  2. 製品Aの転送速度(20Mバイト/秒=20,000kバイト/秒)から、100kバイトの転送時間bをミリ秒で求めます。
  3. 製品Aと製品Bの平均アクセス時間をそれぞれ合計し、その差cを計算します。
  4. 製品Cについて、キャッシュ検索時間1.0ms、ヒット時0.4ms(確率0.4)、ミス時17.0ms(確率0.6)から加重平均のアクセス時間dを求め、小数第2位以下を切り捨てます。

小問ごとの答え

小問 設問1 a:オ
製品Aの回転数は毎分4,200回転であるため、1回転にかかる時間は (60秒 / 4,200) × 1,000 ≒ 14.285ミリ秒です。平均回転待ち時間は半回転分なので、14.285 / 2 ≒ 7.142ミリ秒となります。小数第2位以下を切り捨てると 7.1ミリ秒(選択肢オ)となります。
小問 設問1 b:イ
製品Aの転送速度は20Mバイト/秒(=20,000kバイト/秒)です。100kバイトのデータを転送する時間は、100kバイト / 20,000kバイト/秒 = 0.005秒 = 5.0ミリ秒(選択肢イ)となります。
小問 設問1 c:ウ
製品Aの平均アクセス時間は、位置決め時間14.0ミリ秒 + 回転待ち時間7.1ミリ秒 + 転送時間5.0ミリ秒 = 26.1ミリ秒です。一方、製品Bの平均アクセス時間は、12.0ミリ秒 + 5.5ミリ秒 + 3.3ミリ秒 = 20.8ミリ秒です。製品Aと製品Bの差は 26.1 - 20.8 = 5.3ミリ秒(選択肢ウ)短くなります。
小問 設問2 d:エ
製品Cの平均アクセス時間は、キャッシュ検索時間 + ヒット率 × キャッシュ読取り時間 + (1 - ヒット率) × 磁気ディスク読取り時間 で求められます。1.0 + 0.4 × 0.4 + (1 - 0.4) × 17.0 = 1.0 + 0.16 + 0.6 × 17.0 = 1.0 + 0.16 + 10.2 = 11.36ミリ秒となります。小数第2位以下を切り捨てると 11.3ミリ秒(選択肢エ)となります。

覚えるポイント

  • 平均回転待ち時間は「1回転の時間 ÷ 2」で算出する。
  • キャッシュ利用時のアクセス時間は、検索時間 + ヒット率×ヒット時時間 + (1-ヒット率)×ミス時時間 で求める。

間違えやすいところ

  • 平均回転待ち時間のところで、1回転の時間そのものを答えてしまう間違い。
  • 単位換算で 1Mバイト=1,000kバイト を 1,024kバイト と混同して計算してしまう誤り(本問では注記で1,000kバイトと指定)。
  • キャッシュ検索時間(1.0ミリ秒)を、ヒット時やミス時とは別に足すのを忘れてしまう間違い。

出題の前提:問題文中の注記および仕様(1Gバイト=1,000Mバイト、1Mバイト=1,000kバイト、小数第2位以下切り捨て)。

出典:IPA(PDF保管先:基本情報技術者試験ドットコム)『2008年度 春期 午後』
IPA公式問題冊子(第三者保管の保存版) p.4 ↗(cdn.fe-siken.com) / IPA公式問題冊子(第三者保管の保存版) p.5 ↗(cdn.fe-siken.com)

2008年度 春期 午後

参照した公式資料

IPA(PDF保管先:基本情報技術者試験ドットコム)が公開した2008年度 春期 午後の問題・解答資料です。