平成22年度 秋期 午前 問11
コンピュータ構成要素
キャッシュメモリに関する問題
容量が a M バイトでアクセス時間が x ナノ秒のキャッシュメモリと,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,主記憶とキャッシュメモリ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,読み込みたいデータがキャッシュメモリに存在しない確率を r とし,キャッシュメモリ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
設問の確率は存在しない側なので、当たる割合は 1 から引きます。
平均のアクセス時間は、割合と時間を掛けた 2 つの項の和で表せます。キャッシュメモリに当たったときはその速い時間が、外れたときは主記憶の時間がかかるからです。ここで最も大事なのは、設問が与えた確率がどちらを指すかです。設問は、読み込みたいデータがキャッシュメモリに存在しない確率として定義しています。つまり外れる側の割合ですから、当たる側の割合は 1 から引いた値になります。したがって、1 から引いた値に速いほうの時間を掛け、与えられた確率に主記憶の時間を掛けて足した式が正解です。容量が 2 つ与えられていますが、これは式に入りません。どちらの記憶で読めるかを決めるのは参照の偏りであって、容量の比ではないからです。だからこそ設問は外れる割合を別に与えています。確かめ方も用意しておきます。外れる割合を 0 にすれば速いほうの時間そのものに、1 にすれば主記憶の時間そのものになる式が、筋の通った式です。
ほかの選択肢はなぜ違うのか
- ア((1-r)・a/(a+b))・x + …:2 つの容量の比を重みに使っています。どちらの記憶で読めるかは参照の偏りで決まるので、容量の割合を掛ける根拠がありません。
- ウ((r・a)/(a+b))・x + ((…:同じく容量の比を重みにしたうえ、速い側と遅い側に掛ける割合も入れ替わっています。両端の値を入れても筋の通る式にはなりません。
- エr・x + (1-r)・y:与えられた確率を、当たる側の割合と読んだ形です。1 度も外さない場合に主記憶の時間になってしまい、確かめの 2 点がどちらも合いません。
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22年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問11
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