応用情報技術者 2013年 春期 午前2 問14
問題文
密結合マルチプロセッサの性能が,1台当たりのプロセッサの性能とプロセッサ数の積に等しくならない要因として、最も適切なものはどれか。
選択肢
ア：主記憶へのアクセスの競合（正解）
イ：通信回線を介したプロセッサ間通信
ウ：プロセッサのディスパッチ処理
エ：割込み処理
密結合マルチプロセッサの性能が1台当たりのプロセッサ性能×プロセッサ数の積に等しくならない要因【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：主記憶へのアクセス競合が性能向上の限界要因となり、単純な性能×数の比例関係を崩す。
- 根拠：複数プロセッサが同時に主記憶を利用するとアクセス待ちが発生し、処理効率が低下するため。
- 差がつくポイント：通信回線や割込み処理よりも、共有資源である主記憶の競合が性能ボトルネックになる点を理解すること。
正解の理由
密結合マルチプロセッサは複数のプロセッサが共有メモリを利用して並列処理を行います。各プロセッサが主記憶に同時アクセスを試みると、アクセス競合が発生し待ち時間が増加します。このため、単純に「1台の性能 × プロセッサ数」の性能にはならず、性能向上が頭打ちになります。選択肢アの「主記憶へのアクセスの競合」が最も適切です。
よくある誤解
通信回線を介したプロセッサ間通信は密結合ではなく疎結合の特徴であり、密結合の性能低下要因とは異なります。割込み処理やディスパッチ処理は性能に影響しますが、主記憶競合ほど大きなボトルネックにはなりません。
解法ステップ
- 密結合マルチプロセッサの特徴を確認する（共有メモリ利用）。
- 性能が理想的に比例しない原因を考える。
- 共有資源である主記憶へのアクセス競合が性能低下の主因と判断。
- 選択肢の中で主記憶アクセス競合を示すものを選ぶ。
選択肢別の誤答解説
- イ: 通信回線を介した通信は疎結合マルチプロセッサの特徴であり、密結合では主記憶共有が基本。
- ウ: プロセッサのディスパッチ処理はオーバーヘッドの一部だが、性能低下の主因ではない。
- エ: 割込み処理もオーバーヘッド要因だが、主記憶アクセス競合ほど大きな影響はない。
補足コラム
密結合マルチプロセッサは高速な共有メモリを利用し、プロセッサ間の通信遅延を抑えますが、主記憶の帯域幅やアクセス制御が性能の限界を決めます。これを解決するためにキャッシュメモリの導入やメモリ階層の工夫が重要です。
FAQ
Q: なぜ通信回線の遅延は密結合マルチプロセッサの性能低下要因にならないのですか？
A: 密結合ではプロセッサ間通信は主に共有メモリ経由で行われ、通信回線を介する疎結合とは異なるためです。
A: 密結合ではプロセッサ間通信は主に共有メモリ経由で行われ、通信回線を介する疎結合とは異なるためです。
Q: 割込み処理は性能に影響しないのですか？
A: 割込み処理はオーバーヘッドを生みますが、主記憶アクセス競合ほど大きな性能低下要因ではありません。
A: 割込み処理はオーバーヘッドを生みますが、主記憶アクセス競合ほど大きな性能低下要因ではありません。
関連キーワード: 密結合マルチプロセッサ、主記憶アクセス競合、並列処理、性能ボトルネック、共有メモリ
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