応用情報技術者 2014年 春期 午後 問07

解答の論理構成

1. a に入るタスクの特定
   • 【問題文】表1「キースキャン」タスクの説明に
     “スキャンした結果、キーが押されたと判断したときは、押されたキーに対応するキーコードを生成し、a タスクに送信する。”
     とあります。
   • 同じ表1で、キーコードを受信して処理しているのは
     “給水設定タスク” の “キースキャンタスクからのキーコードを待ち、キーコードを取得すると表示部に表示する。”
     という記述だけです。
   • よって、a ＝ “給水設定” が論理的に整合します。
2. b に入るタスクの特定
   • 【問題文】表1「給水スケジュール」タスクの説明に
     “1分周期で起動し、各ユニットの給水時刻と現在時刻を比較し、一致すれば、給水時間を指定して、b タスクを起動する。”
     とあります。
   • 給水時刻が来た後、実際に給水弁を開閉するのは
     “給水弁操作” タスクで、
     “ユニットごとに起動され…①ユニットに設置された給水弁を開いて、給水を開始する。”
     と明示されています。
   • したがって、b ＝ “給水弁操作” が適切です。

誤りやすいポイント

• “キーコードを送信する先” を “表示部を持つタスクだから表示タスク” と短絡的に判断してしまう。実際には “表示部” を扱うのが “給水設定” タスクである点を見落としがちです。
• “給水スケジュールが起動するタスク” を “給水スケジュール自身” と誤記するミス。タスク起動の主体と対象を区別する必要があります。
• “給水弁操作” と “給水ユニット” を混同し、タスク名ではなくハード構成名を書いてしまうケアレスエラー。

FAQ

解答の論理構成

1. 最大ユニット数を把握
   【問題文】には「給水ユニット（以下、ユニットという）を最大四つまで接続することができる」とあります。
   → 1 日に設定を持てるユニットは最大で “4 ユニット” です。
2. ユニット当たりの予約数を確認
   同じく【問題文】に「ユニットごとに1日最大4回まで給水することができる」と明記されています。
   → 1 ユニットが持つ給水設定は最大 “4 件” です。
3. 1 件当たりのメモリサイズを確認
   【問題文】のタスク説明で「このとき、一つの給水設定は8バイト構成とする」と規定されています。
   → 1 設定あたり “8 バイト” が必要です。
4. 総メモリ量を算出
   ユニット数 × 予約数 × 1 件のサイズ
   = 4 ユニット × 4 件 × 8 バイト
   = 16 件 × 8 バイト
   = 128 バイト。

誤りやすいポイント

• 「同時に給水できるのは最大2ユニット」という制約をメモリ計算に混同する。これは水圧の話であり、設定件数には影響しません。
• “1 日 4 回” を “装置全体で 4 回” と読み違え、総件数を 4 件と誤認してしまう。
• 「一つの給水設定は8バイト構成」を見落とし、項目数から独自にバイト数を再計算してしまう。

FAQ

解答の論理構成

1. まず問題文を確認します。
   引用：
   “給水器では、同時に給水できるのは2ユニットまで…”
   “…計数型セマフォを用いて次のように排他制御を行う。
   ・初期化タスクにおいて、セマフォの初期値を c に設定する。”
2. 計数型セマフォは「同時に利用できる資源数」をカウントで表します。資源＝“同時に給水できるユニット”は最大“2”なので、セマフォ初期値も“2”に合わせる必要があります。
   よって c ＝ 2 となります。
3. 次に d を検討します。
   引用：
   “給水操作タスクにおいて、給水弁を開く操作の前に d を獲得する。”
4. セマフォで占有・解放する対象は一般に「アクセス権」または「資源アクセス権」と呼ばれます。タスクはアクセス権を獲得して初めて給水弁（資源）を操作できます。
   従って d ＝ アクセス権 となります。
5. 以上より解答は
   c：2
   d：アクセス権 となります。

誤りやすいポイント

• “最大四つまで接続”と“同時に給水できるのは最大2ユニット”を混同し、セマフォ初期値を4にしてしまう。
• d に「セマフォ」「カウント」などを記入してしまう。獲得・解放の対象はセマフォ自体ではなく、その内部で管理される“アクセス権”。
• バイナリセマフォ（0/1）と計数型セマフォ（複数資源）を同一視してしまい、制御方法を誤解する。

FAQ

解答の論理構成

1. キーマトリクスの構成を確認
   【問題文】では「列1：ダイオード終端（P0）」「列2：ダイオード終端（P1）」「列3：ダイオード終端（P2）」「列4：ダイオード終端（P3）」、行は「行1（P4）」「行2（P5）」「行3（P6）」「行4（P7）」と示されています。さらに、行2（P5）のキー配列は【図02】に「4　5　6　ユニット」と明記されています。
2. テストパターンの読み取り
   表2の 2 行目で「P1＝1」のとき「P5＝1」になっています。他の行では、出力を “1” にしても入力は全て “0” です。よって、
   ・“列2（P1）” と “行2（P5）” が導通している
   ・押されているのは「行2 × 列2」に対応するキー
3. 行2×列2 が表すキー
   行2（P5）のキー一覧は【図02】で「4　5　6　ユニット」と左から順に並んでいます。列2（P1）は左から 2 番目なので、該当キーは「6」です。
4. 以上より、押下されているキー名称は「6」と結論付けられます。

誤りやすいポイント

• 列番号・行番号の取り違え
  列1＝P0 から右方向に番号が振られていることを見落とし、列とピン番号を逆に読んでしまう。
• 入力が “1” になる条件の勘違い
  「列を High にして行側が High を検出＝その交点のキーが押下」というキースキャンの基本動作を忘れ、どの出力が “1” のときにどの入力が “1” になるかを取り違える。
• ダイオード存在の意味を無視
  ダイオードの向きにより電流の流れが一方向である点を無視し、ゴーストキー（偽検出）の有無を誤判断する。

FAQ

解答の論理構成

1. 【問題文】には「図3中のダイオードは、出力ポートP0～P3の短絡を防止するためのもの」と明示されています。
2. キーマトリクス方式では、MCU が列（P0～P3）を順番に Low にし、行（P4～P7）の入力を読み取ります。
3. ダイオードがあることで、ある列が Low でも他列へ電流が逆流せず、列同士の電位差が保たれます。
4. ダイオードが無い状態で「複数のキー」を同列・同行にまたがって同時に押すと、Low にした列と High の列がキー接点と行ラインを介して直接つながり、出力ポート間でショート（短絡）が発生します。
5. したがって、短絡の要因となる操作は「複数のキーを同時に押す」です。

誤りやすいポイント

• 「長時間押し続ける」「チャタリング」など時間的要因を挙げる誤答
• 「同じ列のキーを同時に押す」と限定してしまう誤答
• ダイオードの役割を逆流防止ではなく“電圧降下用”と誤解するケース

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解答の論理構成

• 【問題文】表1の「給水設定」タスクは、
  “設定操作の最後に確定キーが押されると、入力された給水設定を給水スケジュールタスクに通知するとともに、不意の電源断に備えて、不揮発性メモリに記憶する。”
  とあり、ユーザ入力を受け付けて確定させる唯一のタスクです。
• 今回追加したい機能は「同一ユニットの設定済給水時刻から60分以内の給水時刻を拒否する」という“入力内容のチェック”です。
  入力が確定される前に検査し、エラー表示や再入力を促すことが合理的です。
• もし検査を「給水スケジュール」タスクで行うと、
  “1分周期で起動”するたびに不要な判定を繰り返すうえ、すでに不揮発性メモリに保存済みの不正データを後追いで修正することになり、処理効率・設計の一貫性が損なわれます。
• 以上より、60分以内チェックを追加すべき場所はユーザ入力を確定する直前の「給水設定」タスクとなります。

誤りやすいポイント

• 「給水スケジュール」タスクに入れたくなる
  → 同タスクは“1分周期で起動”し実行時にユニットを起動する役割。入力バリデーションは責務外です。
• “排他制御”や“セマフォ”と混同する
  → 今回の要件はスケジュール重複防止であり同時給水の排他とは別問題です。
• “60分以内”をユニットを跨って適用する誤解
  → 指定は“同一ユニット”に限定。ユニットごとの重複を見落とさないよう注意します。

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解答の論理構成

1. 本文には、インターネット経由で遠隔操作を追加する際のセキュリティ要件が示されています。
   引用：
   “通信相手の e を行い、なりすましによる不正な給水器操作を防止する”、“通信内容が漏えいしないように、通信データを f する”
2. まず“なりすまし”対策として必要なのは、相手が正規の装置かどうかを確認する仕組みです。これは一般に「認証」です。ユーザ認証・サーバ認証・機器認証など形態は複数ありますが、本装置は MCU を内蔵した給水器自身が通信主体となるため、最も直接的な語は「機器認証」と判断できます。
   ⇒ e ＝ 機器認証
3. 次に“通信内容が漏えいしないように”するには、第三者が読めない形でデータを送受信する仕組みが必要です。これは「暗号化」です。通信路暗号化（TLS/SSL など）を施すことで盗聴を防止できます。
   ⇒ f ＝ 暗号化
4. 以上より、解答は
   ・e：機器認証
   ・f：暗号化

誤りやすいポイント

• “通信相手”を人と誤認し「ユーザ認証」と答える。実際には装置同士の正当性確認を示す文脈なので「機器認証」が適切です。
• “通信データを～する”を「ハッシュ化」「署名」などと混同する。ハッシュは改ざん検知、署名は真正性・非否認性が主目的であり、漏えい防止には「暗号化」が本質です。
• 認証と暗号化を逆に記述するミス。順序に惑わされず、それぞれの目的（なりすまし防止／漏えい防止）を意識しましょう。

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