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技術士「基礎科目「情報・論理に関するもの」」の過去問をランダムに出題

問題

次の(   )に入る数値の組合せとして、最も適切なものはどれか。

アクセス時間が50[ns]のキャッシュメモリとアクセス時間が450[ns]の主記憶からなる計算機システムがある。呼び出されたデータがキャッシュメモリに存在する確率をヒット率という。ヒット率が90%のとき、このシステムの実効アクセス時間として最も近い値は( ア )となり、主記憶だけの場合に比べて平均( イ )倍の速さで呼び出しができる。
   1 .
ア:45[ns]  イ:2
   2 .
ア:60[ns]  イ:2
   3 .
ア:60[ns]  イ:5
   4 .
ア:90[ns]  イ:2
   5 .
ア:90[ns]  イ:5
( 技術士 第一次試験 令和2年度(2020年) 基礎科目「情報・論理に関するもの」 )

この過去問の解説 (2件)

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キャッシュメモリとはCPUとメインメモリ(主記憶装置)の間にある記憶装置です。
呼び出されたデータがキャッシュメモリにない場合は、主記憶からデータを読み込みます。

CPUが必要なデータがキャッシュメモリー上に存在する確率をヒット率
CPUが必要なデータがキャッシュメモリー上に存在しない確率をNFP(=1-ヒット率)と言います。

実行アクセス時間は
キャッシュメモリーのアクセス時間×ヒット率+主記憶のアクセス時間×(1-ヒット率)
で求めます。

このとき
キャッシュメモリーのアクセス時間:50ns
主記憶のアクセス時間:450ns
ヒット率90%
ですので

実行アクセス時間=50[ns]×0.9+450[ns]×0.1 = 90nsになります。
主記憶のアクセス時間:450nsに比べて平均5倍の速さで呼び出しができます。

したがって、5が正解です。
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コンピュータの構造とアクセス時間に関する基礎的な問題ですね。技術士試験では頻出です。落ち着いて解いていきましょう。

キャッシュメモリは、中央演算処理装置(CPU)と主記憶装置の間にある記憶装置です。

つまり、CPUにより近いのはキャッシュメモリであり、必然的にアクセス時間が主記憶装置へのアクセス時間よりも速くなります。ただし、呼び出されたデータがキャッシュメモリにない場合は、主記憶装置までアクセスする必要があります。

問題文より、呼び出されたデータがキャッシュメモリに存在する確率をヒット率というのですから、90%の確率で、アクセス時間は50[ns]となり、10%の確率で、主記憶装置までアクセスしなければならず、アクセス時間は450[ns]となります。

したがって、このシステムの実効アクセス時間として最も近いのは、

50 x 0.9 + 450 x 0.1 = 45 + 45 = 90 で、90[ns]となります。

ここから、主記憶だけの場合に比べて、450 / 90 = 5 で、平均5倍の速さで呼び出しができることになります。

これを正しく並べ替えて、5. が正解選択肢となります。

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