平成25年度 春期 午前 問12
コンピュータ構成要素
キャッシュメモリのヒット率
図に示す構成で,表に示すようにキャッシュメモリと主記憶のアクセス時間だけが異なり,他の条件は同じ 2 種類の CPU X と Y がある。あるプログラムを CPU X と Y でそれぞれ実行したところ,両者の処理時間が等しかった。このとき,キャッシュメモリのヒット率は幾らか。ここで,CPU の処理以外の影響はないものとする。
〔図 構成〕字で書き起こしたもの
[ CPU | キャッシュメモリ 256 k バイト ] ── [ 主記憶 256 M バイト ]
〔表 アクセス時間〕単位 ナノ秒
| CPU X | CPU Y | |
|---|---|---|
| キャッシュメモリ | 40 | 20 |
| 主記憶 | 400 | 580 |
- ア0.75
- イ0.90
- ウ0.95
- エ0.96
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✓ これが正解イ0.90
解説
両者の実効的な時間が等しくなるのは0.90です。
キャッシュメモリを備えた構成では、平均して1回のアクセスにかかる時間は、当たったときの時間と外れたときの時間を、それぞれの割合で重み付けして足したものになります。ヒット率をhと置くと、一方の装置では40にhを掛けたものと、400に1からhを引いた値を掛けたものの和になります。もう一方では20と580を同じ形で組み立てます。処理時間が等しかったと設問が書いているので、この2本を等号で結び、hについて解きます。整理すると200hが180となり、hは0.90と求まります。判定の軸は一つで、2つの装置それぞれの実効的な時間を式にしてから等号で結んでいるかどうかです。求めた値を戻すと、どちらも76ナノ秒になって一致します。
ほかの選択肢はなぜ違うのか
- ア0.75:この割合を両方の式に戻すと、一方は130ナノ秒、もう一方は160ナノ秒となり、処理時間が等しかったという条件を満たしません。
- ウ0.95:この割合では一方が58ナノ秒、もう一方が48ナノ秒となり、速さの大小が入れ替わってしまいます。等しくなる分かれ目を通り過ぎた値です。
- エ0.96:この割合でも両者は一致せず、一方が54.4ナノ秒、もう一方が42.4ナノ秒になります。当たる割合が高くなるほど、当たったときが速い側の装置が有利になっていきます。
この問題の用語
- キャッシュ一度取り寄せた内容を手元に置いて、次から早く使えるようにする仕組み。CPUとメモリの間や、ブラウザ、DNSなど、さまざまな場所で使われます。
出典:平成25年度 春期 基本情報技術者試験 午前 問12(改変:原典の図表をテキストに書き起こした)
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