応用情報技術者 2014年 秋期 午前2 問13
問題文
次の条件で運転するクライアントサーバシステムにおいて、ネットワークに必要な転送速度は、最低何ビット/秒か。
〔条件〕
(1) トランザクション1件の平均的な処理は、CPU命令300万ステップとデータ入出力40回で構成され、ネットワークで転送されるデータは送受信それぞれ 1,000バイトである。
(2) サーバでのCPU命令1ステップの平均実行時間は300ナノ秒である。
(3) データ入出力は1回平均20ミリ秒で処理されている。
(4) 1バイトは8ビットとする。
(5) クライアントにおけるデータの送信開始から受信完了までに許容される時間は2.5秒である。
(6) サーバは1CPU, 1コアで構成されている。
(7) 待ち時間及びその他のオーバヘッドは考慮しない。
選択肢
ア：10,000
イ：16,000
ウ：20,000（正解）
エ：25,000
ネットワーク転送速度の計算問題【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：必要なネットワーク転送速度は20,000ビット/秒である。
- 根拠：処理時間の合計から通信に使える時間を算出し、送受信データ量を通信時間で割ることで求める。
- 差がつくポイント：CPU処理時間とデータ入出力時間を正確に計算し、通信時間を正しく導くことが重要。
正解の理由
この問題では、トランザクション全体の処理時間からCPU処理時間とデータ入出力時間を差し引き、通信に使える時間を求めます。
送受信それぞれ1,000バイト（合計2,000バイト＝16,000ビット）を通信時間で割ることで必要な転送速度が算出されます。
計算の結果、20,000ビット/秒が必要となるため、選択肢の中ではウが正解です。
送受信それぞれ1,000バイト（合計2,000バイト＝16,000ビット）を通信時間で割ることで必要な転送速度が算出されます。
計算の結果、20,000ビット/秒が必要となるため、選択肢の中ではウが正解です。
よくある誤解
CPU処理時間やデータ入出力時間をミリ秒・ナノ秒の単位変換を誤ることが多いです。
また、送受信データ量を片方向だけで計算し、合計を考慮しないミスもよく見られます。
また、送受信データ量を片方向だけで計算し、合計を考慮しないミスもよく見られます。
解法ステップ
- CPU処理時間を計算する：300万ステップ × 300ナノ秒 = 0.9秒
- データ入出力時間を計算する：40回 × 20ミリ秒 = 0.8秒
- 総処理時間を求める：CPU時間 + 入出力時間 = 0.9 + 0.8 = 1.7秒
- 通信に使える時間を求める：許容時間2.5秒 − 1.7秒 = 0.8秒
- 送受信データ量をビットに換算：2,000バイト × 8 = 16,000ビット
- 必要転送速度を計算：16,000ビット ÷ 0.8秒 = 20,000ビット/秒
選択肢別の誤答解説
- ア: 10,000ビット/秒
通信時間を長く見積もりすぎて必要速度を過小評価している。 - イ: 16,000ビット/秒
送受信データ量の合計を考慮せず片方向のみで計算している可能性がある。 - ウ: 20,000ビット/秒
正確に処理時間と通信時間を計算し、送受信合計データ量を考慮している。 - エ: 25,000ビット/秒
通信時間を短く見積もりすぎて必要速度を過大評価している。
補足コラム
ネットワーク転送速度の計算では、処理時間と通信時間のバランスを正確に把握することが重要です。
CPU処理時間やI/O処理時間を正確に計算し、許容時間から差し引くことで通信に使える時間を求めます。
また、送受信両方向のデータ量を合計してビット単位に換算することも忘れてはいけません。
CPU処理時間やI/O処理時間を正確に計算し、許容時間から差し引くことで通信に使える時間を求めます。
また、送受信両方向のデータ量を合計してビット単位に換算することも忘れてはいけません。
FAQ
Q: なぜCPU処理時間はナノ秒単位で計算するのですか？
A: 問題文でCPU命令1ステップの実行時間が300ナノ秒と指定されているため、正確な処理時間を求めるためにナノ秒単位で計算します。
A: 問題文でCPU命令1ステップの実行時間が300ナノ秒と指定されているため、正確な処理時間を求めるためにナノ秒単位で計算します。
Q: データ入出力時間はなぜミリ秒単位で計算するのですか？
A: 問題文で1回のデータ入出力が20ミリ秒と指定されているため、40回分の合計時間をミリ秒単位で計算します。
A: 問題文で1回のデータ入出力が20ミリ秒と指定されているため、40回分の合計時間をミリ秒単位で計算します。
Q: 通信時間はどうして許容時間から処理時間を引いて求めるのですか？
A: 許容時間は送信開始から受信完了までの全体時間なので、CPU処理や入出力にかかる時間を差し引いた残りが通信に使える時間となるためです。
A: 許容時間は送信開始から受信完了までの全体時間なので、CPU処理や入出力にかかる時間を差し引いた残りが通信に使える時間となるためです。
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