応用情報技術者 2014年春期午前2 問14

問題文

あるクライアントサーバシステムにおいて、クライアントから要求された1件の検索を処理するために、サーバで平均100万命令が実行される。1件の検索につき、ネットワーク内で転送されるデータは平均

2 \times 1 0^{5}

バイトである。このサーバの性能は 100MIPSであり、ネットワークの転送速度は

8 \times 1 0^{7}

ビット/秒である。このシステムにおいて、1秒間に処理できる検索要求は何件か。ここで、処理できる件数は、サーバとネットワークの処理能力だけで決まるものとする。また、1バイトは8ビットとする。

選択肢

ア：50（正解）

イ：100

ウ：200

エ：400

あるクライアントサーバシステムの処理能力計算【午前2 解説】

要点まとめ

結論：1秒間に処理できる検索要求は50件である。
根拠：サーバの処理能力とネットワーク転送速度の両方を考慮し、ボトルネックとなる方で処理件数を決定する。
差がつくポイント：命令数とMIPS、データ量と転送速度の単位変換を正確に行い、両者の処理時間を比較することが重要。

正解の理由

サーバの処理時間は、1件あたりの命令数100万命令を100MIPSで割ると1件あたり0.01秒となります。一方、ネットワークの転送時間は、1件あたり

2 \times 1 0^{5}

バイト＝

1.6 \times 1 0^{6}

ビットを

8 \times 1 0^{7}

ビット/秒で割ると0.02秒です。処理全体はサーバ処理とネットワーク転送のどちらか遅い方に制約されるため、0.02秒がボトルネックとなり、1秒間に処理できる件数は

1/0.02 = 50

件となります。よって正解はアです。

よくある誤解

サーバの処理能力だけで計算しがちですが、ネットワーク転送時間も必ず考慮しなければなりません。単位変換ミスでビットとバイトを混同することも多いです。

解法ステップ

1件あたりのサーバ処理時間を計算する（命令数 ÷ MIPS）。
1件あたりのネットワーク転送時間を計算する（データ量×8ビット ÷ 転送速度）。
サーバ処理時間とネットワーク転送時間の大きい方をボトルネック時間とする。
1秒間に処理できる件数は、 $1 \div$ ボトルネック時間で求める。
選択肢と照合し、最も近い値を選ぶ。

選択肢別の誤答解説

イ: 100件はサーバ処理時間のみを考慮した場合の理論値で、ネットワーク転送時間を無視している。
ウ: 200件はどちらの処理時間も過小評価しているため誤り。
エ: 400件は現実的な処理能力を大幅に超えており、計算ミスの可能性が高い。
ア: サーバとネットワーク両方の処理時間を正しく考慮した正解。

補足コラム

MIPS（Million Instructions Per Second）はCPUの処理速度を示す指標で、命令数をMIPSで割ることで処理時間が求まります。ネットワーク転送速度はビット/秒で表されるため、データ量のバイト数をビットに変換することが必須です。ボトルネック理論はシステム全体の性能評価において重要な考え方です。