バス|エンベデッドシステムスペシャリスト試験
この分野には 10問あります。くり返し出ているものから並べています。
この分野でくり返し出ている用語はプロトコル(3問)です。問題が多い回は令和6年度 秋期(2問)・令和4年度 秋期(2問)・平成23年度 特別(2問)です。
誰がバスを使い、遅い相手とどう歩調を合わせるか
バスはCPUとメモリや入出力装置を結ぶ共通の伝送路で、番地を送るアドレスバス、データを運ぶデータバス、読み書きの区別やタイミングを伝える制御バスから成ります。1回のアクセスで運べる量はデータバスの幅で決まり、転送速度はバス幅とアクセス1回に掛かる時間から求めます。
MPUより遅いメモリや入出力装置をつなぐときに使うのがウェイト機能とレディ機能です。相手が準備できたことをレディ信号で知らせるまで、MPUはウェイトのクロックを挟んで待ちます。1回のアクセス時間は、基本のクロック数にウェイト数を足した値をクロック周波数で割って求めるので、周波数が高くてもウェイトが多いと遅くなることがあります。
命令をどこから読むかでも速さが変わります。バス幅が狭いメモリでは4バイトの命令を何回かに分けて読む必要があり、その回数にアクセスサイクルのクロック数とクロック周期を掛けたものが読出し時間になります。バス幅とアクセスサイクルの両方を見比べて計算することが大切です。
一つのバスに複数の装置がつながり、それぞれが転送を始めようとする場合は、バスアービタが調停して使用権を与え、使用権を得た装置だけがバスを使います。最近のパソコンやサーバでは、高速シリアルのPCI Expressが拡張用の主なバスで、その上でSSDを扱うために作られた通信プロトコルがNVMeです。多数のキューで並行に命令を受け付けられるのが特徴です。
この分野で出た問題
- 平成28年度 春期 問42回出題I^2C(Inter-Integrated Circuit)バスの特徴として,適切なものはどれか。
- 平成26年度 春期 問13MPUがもつウェイト機能及びレディ機能の使い方として,適切なものはどれか。
- 令和6年度 秋期 問102回出題WAITが入らないときには4クロックでメモリアクセスするMPUがある。メモリアクセスが最も速い組合せはどれか。
- 平成27年度 春期 問32回出題組込みシステムで使用されるI^2Cバスの特徴として,適切なものはどれか。
- 令和4年度 秋期 問10MPU がもつウェイト機能及びレディ機能の使い方として,適切なものはどれか。
- 令和6年度 秋期 問2NVMeの特徴として,適切なものはどれか。
- 平成23年度 特別 問3バスプロトコルに関する記述のうち,適切なものはどれか。
- 平成21年度 春期 問7バスプロトコルに関する記述のうち,適切なものはどれか。
- 令和4年度 秋期 問14内蔵 ROM 又は外部 ROM に置いたプログラムを実行できる MPU がある。この MPU のバス幅,アクセスサイクル,クロック周波数の仕様を表に示す。この MPU で,外部 ROM に置かれたある命令を実行したところ,処理時間は 1 マイクロ秒だった。同じ命令を内蔵 ROM に置いて処理した場合,処理時間は何ナノ秒か。ここで,この命令はバスアクセス時間内に実行が完了し,命令は 4 バイトバウンダリで配置されているものとする。
正解と解説は、答え合わせのあとに出ます。
年度から解く
この分野の問題は 7年度ぶんの試験から出ています。いちばん新しいのは令和6年度 秋期です。年度別に解くと、回ごとにまとめて解けます。