令和6年度秋期 情報処理安全確保支援士 午前Ⅰ 問4

午前I 問04：キャッシュの実効アクセス時間を平均で考えよう

キャッシュに当たったときは主記憶に行くよりずっと速くて、時間は主記憶の `1/30` で済むよ。外れたときは結局主記憶まで取りに行くので、主記憶時間そのものがかかるんだ。だから、実効アクセス時間は「当たる確率」と「外れる確率」を使って、それぞれの時間を重み付きで平均して求めよう。

この問題で問われていること

この問題では、ヒット時の時間とミス時の時間をそのまま足すのではなく、「どれくらいの確率で起きるか」を考えて平均できるかがポイントだよ。くじ引きで“当たりのときの結果”と“外れのときの結果”を、出やすさ込みでならして考えるイメージだね。

実効メモリアクセス時間

`EAT = hit rate × cache time + miss rate × memory time`。

0.95 × 1/30 + 0.05 × 1\n≈ 0.0817

確認ポイント

• ヒット率 95% を重みとして使う。
• 主記憶時間を 1 とおいて比で計算する。
• 約 0.08 倍になる。

正解

イ

出典

問題文と解答は IPA 公開の過去問題冊子・解答例を基にしています。

選択肢ア

これは不正解だよ。0.03はキャッシュに必ず当たる場合、つまり1/30だけを見た数字だね。でも実際は5%はキャッシュに無くて主記憶まで取りに行く。お店で「ほぼ近い棚にある」けど、たまに倉庫まで取りに行く時間を忘れている計算だよ。

選択肢イ（正解）

これが正解だよ。キャッシュに当たる95%は主記憶の1/30の時間、外れる5%は主記憶の時間がかかるので、0.95×1/30＋0.05×1＝約0.0817、つまり約0.08になるよ。近道を95%使えて、残り5%だけ普通の道を使うと、平均はかなり短くなるイメージだね。

選択肢ウ

これは不正解だよ。0.37は大きすぎるよ。ヒット率が95%もあるなら、ほとんどの場合は速いキャッシュで済むので、平均時間は0.03に少し足したくらいになるはずだね。近道をほぼ毎回使えるのに、平均が普通の道の37%もかかる、というのは重く見積もりすぎだよ。

選択肢エ

これは不正解だよ。0.95はヒット率そのものに近い数字で、「95%の確率でキャッシュにある」という話を、そのままアクセス時間の倍率として見てしまっている感じだね。レジで95%の客が近い窓口に行けても、待ち時間そのものが95%になるわけではないよ。