令和4年度 春期 午前Ⅱ 問21
コンピュータ構成要素
平均アクセス時間を表す式
容量が a M バイトでアクセス時間が x ナノ秒の命令キャッシュと,容量が b M バイトでアクセス時間が y ナノ秒の主記憶をもつシステムにおいて,CPU からみた,主記憶と命令キャッシュとを合わせた平均アクセス時間を表す式はどれか。ここで,読み込みたい命令コードが命令キャッシュに存在しない確率を r とし,キャッシュ管理に関するオーバヘッドは無視できるものとする。
- ア(1−r)・a/(a+b)・x+r・b/(a+b)・y
- イ(1−r)・x+r・y
- ウr・a/(a+b)・x+(1−r)・b/(a+b)・y
- エr・x+(1−r)・y
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✓ これが正解イ(1−r)・x+r・y
解説
平均アクセス時間は (1−r)・x+r・y で表せます。
見分ける軸は、r が命令キャッシュに存在しない確率だという点と、容量は式に入らないという点です。命令がキャッシュにある確率は 1−r で、そのときは x ナノ秒で読めます。ない確率は r で、そのときは主記憶から y ナノ秒で読みます。平均はそれぞれの時間にその確率を掛けて足すので、(1−r)・x+r・y になります。たとえば r=0.1、x=10、y=100 なら 0.9×10+0.1×100=19 ナノ秒です。容量 a や b はヒット率に影響しても、その確率はすでに r で与えられているので、式に別に入れることはしません。確率で重み付けた平均、と覚えておくと組み立てられます。
ほかの選択肢はなぜ違うのか
- ア(1−r)・a/(a+b)・x+r・b/…:存在する確率 1−r と存在しない確率 r の組合せは正しいものの、さらに容量の比 a/(a+b) と b/(a+b) を掛けています。どちらから読むかは r だけで決まるので、容量の比を掛けると重みの合計が1にならず、平均として成り立ちません。
- ウr・a/(a+b)・x+(1−r)・b/…:容量の比を掛けているうえに、r と 1−r の位置も入れ替わっています。r はキャッシュに存在しない確率なので、x ナノ秒の命令キャッシュに掛けるべきは 1−r であり、二重に誤っています。
- エr・x+(1−r)・y:r を命令キャッシュ側、1−r を主記憶側に掛けており、確率の役割が逆です。r はキャッシュに存在しない確率なので、この式は存在する確率を r と取り違えた場合の形になります。
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:令和4年度 春期 システムアーキテクト試験 午前Ⅱ 問21
同じ用語が出る問題
- 令和7年度 春期 午前Ⅱ 問22:ヒット率に関する問題(キャッシュ)
- 令和7年度 春期 午前Ⅱ 問20:セットアソシアティブ方式の説明(キャッシュ)
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