応用情報技術者 2018年 春期 午後 問07

解答の論理構成

1. 初期状態の確認
   問題文に「通信圏内にある防犯ブザーが、ある日の午前8時00分に静止状態から移動状態となった」とある。さらに静止状態の登録周期は【問題文】「登録周期を30分とする」、移動状態の登録周期は【問題文】「登録周期を5分とする」。
2. 8時00分での処理
   静止状態で移動が検出された場合は【問題文】「直ちに位置登録を行い、状態を移動状態にする」とある。したがって
   • 08:00に1回目の位置登録が発生。
3. 移動状態中（08:00〜08:20）の登録タイミング
   移動状態では5分周期で位置登録を行うので、08:05・08:10・08:15に2〜4回目の位置登録が発生。
   08:15〜08:20の5分間は移動検出がなかった（結果として静止状態へ遷移）ため、【問題文】「位置登録を行った後、状態を静止状態にする」に従い、08:20に5回目の位置登録を実施してから静止状態へ移行する。
4. 静止状態中（08:20〜09:20）の登録タイミング
   静止状態では30分周期なので、次の位置登録は08:20から30分後の08:50。これが6回目で、09:20での登録は08時台ではない。
5. 8時台の合計
   08:00・08:05・08:10・08:15・08:20・08:50の計6回。
   よって求める答えは6となる。

誤りやすいポイント

• 08:20の位置登録を「静止状態になった直後は登録しない」と思い込み、1回分少なく数えてしまう。実際には移行前の移動状態のルールで登録する。
• 08:50の登録を見落とす。静止状態の「登録周期を30分とする」を忘れると5回と誤答。
• 「移動検出がある限り5分周期で登録」を勘違いし、08:20にも移動検出があると想定して08:25の登録まで数えてしまう。

FAQ

解答の導き方

• 「移動状態では、位置登録の周期（以下、登録周期という）を5分とする。静止状態では、消費電力の低減を図るために登録周期を30分とする。」→ 通信圏内では通常、移動状態なら5分ごと、静止状態なら30分ごとに位置登録が行われます。
• 「静止状態で移動を検出すると、直ちに位置登録を行い、状態を移動状態にする。」→ 静止状態では移動検出があれば周期にかかわらず即時に位置登録します。
• 「通信圏外にある場合に、通信タスクから通信圏内となったことを通知されると、状態を静止状態にして位置登録を行い、登録周期の計測を開始して移動検出割込みを許可する。」→ 通信圏外から通信圏内に入った直後にも即時に位置登録が行われます。

• ケース1（静止→移動による即時登録）
  1. 静止状態で位置登録が行われた時刻をt0とします（通常は静止での定期登録）。
  2. t0より前回登録から5分未満のタイミングで移動を検出すると、「直ちに位置登録を行い」ます。
  3. したがって次の登録はt1（t1 < t0 + 5分）に発生し、登録間隔が5分未満になります。
     この流れは「静止状態で移動を検出すると、直ちに位置登録を行い…」という記述から直接導けます。
• ケース2（圏外→圏内復帰による即時登録）
  1. 最後の登録が行われた後に一時的に通信圏外になり、再び通信圏内に戻ると、通信タスクの通知により「状態を静止状態にして位置登録を行い」ます。
  2. もし再入時点が前回登録から5分未満であれば、復帰直後の登録によって登録間隔が5分未満になります。
     この流れは「通信タスクから通信圏内となったことを通知されると、…位置登録を行い…」という記述から導けます。

誤りやすいポイント

• 「通信圏内にある防犯ブザーが…」の書き出しを理由に、圏外→圏内復帰のケースを除外してしまう。復帰時の登録は通信圏内で行われるため該当します。
• 移動検出が常に即時登録につながると誤解する。移動検出が即時登録を引き起こすのは静止状態のみで、移動状態では移動検出情報をセットするだけです。
• 「移動状態で位置登録した後に静止状態にする」という記述の読み違いで、どの登録がどの状態で行われるかを逆に解釈してしまう。
• 通信圏外でも登録が行われると誤解する。本文に「防犯ブザーが通信圏外にある場合は、位置登録及びブザー動作のサーバへの通知は行わない。」とあります。

FAQ

解答の導き方

1. タイマのカウントクロック周波数を求める。
   $f_{\text{timer}}=\frac{16\text{MHz}}{32}=\frac{16\times 10^6}{32}=0.5\times 10^6=500000\text{Hz}$。
   したがってクロック周期は $T_{\text{clk}}=\frac{1}{500000}=2\mu \text{s}$ です。
2. 100ミリ秒に必要なクロック数を求める。
   $100\text{ms}=100000\mu \text{s}$ なので、必要なクロック数は
   $N_{\text{ticks}}=\frac{100000\mu \text{s}}{2\mu \text{s}}=50000$ クロックです。
3. ダウンカウンタの動作に合わせて設定値を求める。
   問題文に「カウンタに値を設定して動作を開始すると、カウント値が0になった次のカウントクロックで割込みを発生させる。」とあります。これは「タイマに設定した値を $N$ とすると、割込みまでのクロック数は $N+1$ になる」ことを意味します。したがって必要なクロック数 $50000$ を得るための設定値 $N$ は $N=50000-1=49999$ となります。
4. 16ビットの範囲確認。最大設定値は $2^{16}-1=65535$ なので、$49999$ は収まります。参考までに最大設定値で得られる単発の最大時間は設定値 $65535$ に対して実際のクロック数が $65536$ となり、時間は $65536\times 2\mu \text{s}=131.072\text{ms}$ です。

誤りやすいポイント

• 「32分周」を忘れて直接16 MHzを使って計算してしまう。必ず「このタイマのカウントクロックはMPUの動作クロックを32分周した信号である。」を適用すること。
• オフバイワン（+1や −1）の見落とし。ダウンカウンタでは「カウント値が0になった次のカウントクロックで割込み」となるため、必要クロック数から1を引いた値を設定する必要がある点を見落としやすいです。
• 単位の混同（msと μs、Hzの扱い）。100 msを $100000\mu \text{s}$ と換算してからクロック周期で割る手順を明確にすること。
• 16ビットの最大時間の誤認。最大設定値は $65535$ だが、実際のクロック数は $65536$ になり、時間は $131.072\text{ms}$ になる点を正しく扱うこと。
• 問題文の条件（例：ソフトウェア処理時間を考慮しない）を無視して余分に補正すること。設問の条件を確認して計算すること。

FAQ

解答の論理構成

1. 省電力動作が最優先
   問題文には「アイドルタスクは“MPUを省電力モードにする”」とあり、システム全体が電池駆動である防犯ブザーは長時間稼働のため電力節約が必須です。
2. 16ビットタイマでは割込み回数が増える
   ・「MPUの動作クロックは、16 MHz」
   ・「このタイマのカウントクロックはMPUの動作クロックを32分周」
   → カウント周期は $16\text{ MHz}/32=0.5\text{ MHz}$、すなわち $2\text{ μs}$。
   5分（300 s）を測るには $300\text{ s}/2\text{ μs}=1.5\times 10^8$ カウントが必要で、「16ビットタイマ」の最大値 $65536$ では到底足りず、約2 300回以上の割込み・再設定が発生します。頻繁な割込みは「省電力モードで割込みが発生すると、通常モードに復帰」させるため、消費電力が大きくなります。
3. 日付時刻用タイマは長周期を1回で設定できる
   ・「日付時刻用タイマは、1秒単位で日付時刻を設定」「設定した日付時刻になったときに割込みを発生」
   5分後や30分後の絶対時刻を1回設定しておけば、その間MPUは割込みが無く省電力モードを維持できます。
4. よって理由は「消費電力を小さくできるから」となります。

誤りやすいポイント

• 16ビットタイマでも “32分周” を見落とし、16 MHzをそのまま割って計算してしまう。
• 「長時間を測れない＝オーバーフローする」と思い込み、再設定すれば良いと誤答する（再設定回数による電力増大を見逃す）。
• 日付時刻用タイマは“時計用”なので精度優先だと誤解し、電力面の利点に気付かない。

FAQ

解答の論理構成

1. 静止状態で移動を検出したときメインタスクが最初に行う処理
   【問題文】には
   ・静止状態で移動を検出すると、直ちに位置登録を行い、状態を移動状態にする。
   と明記されています。したがって a には「位置登録」が入ります。
2. その後に変更すべき内容
   同じ箇所の続きで
   ・…状態を移動状態にして登録周期を5分とする。
   登録周期そのものを変更するので b は「登録周期」となります。

誤りやすいポイント

• 「測位」と「位置登録」の混同
  測位はGPSユニットで緯度・経度を取得する行為、位置登録はその結果をサーバへ送る行為です。静止状態での移動検出後に必要なのは送信動作なので「位置登録」が正解です。
• 「登録周期の計測開始／停止」と「登録周期」自体の変更の取り違え
  メインタスクがここで行うのは計測の開始ではなく、周期を30分→5分へ切り替えることです。
• 「移動検出割込みを許可するタイミング」の読み違い
  移動検出割込みは一旦禁止し、必要な処理後に再許可します。流れを押さえないと文脈を誤解します。

FAQ

解答の論理構成

1. 前提となる仕様
   • 防犯ブザーは「移動状態」か「静止状態」をとり、「移動状態では、登録周期を5分」「静止状態では、登録周期を30分」としています。
     引用：【問題文】「移動状態では、位置登録の周期（以下、登録周期という）を5分…静止状態では…登録周期を30分…」
   • 状態遷移条件
     引用：【問題文】「移動状態で、登録周期中に一度も移動を検出しなかったときは、位置登録を行った後、状態を静止状態にする。」
2. 問われている場面
   • 下線①の文脈
     引用：【問題文】「移動状態で位置登録のタイミングであることが通知されると、①移動検出情報を確認して処理を行う。」
   • ここで「移動検出情報がセットされていない」＝「登録周期中に一度も移動を検出していない」ことを意味します。
3. メインタスクが実施すべき処理
   • 上記仕様より、移動検出が無かった場合は「状態を静止状態にする」必要があります。
   • 静止状態へ遷移する場合、登録周期を5分→30分へ変更しなければならないため、タイマタスクへの依頼内容は「登録周期の変更」です。
4. タイマタスクが受け付ける要求
   • 引用：【表2】タイマタスクの処理概要
     「登録周期の計測開始、登録周期の計測停止、及び 登録周期の変更 の要求を待ち…」
   • 選択肢は3種類のうちどれか。周期を30分に切り替える目的に合うのは「登録周期の変更」であるため確定します。
5. よって、メインタスクがタイマタスクに行う要求は
   ――― 【模範解答】「登録周期の変更」となります。

誤りやすいポイント

• 「登録周期の計測開始」と混同する
  静止状態になった後も計測は続けるため、開始を再要求する必要はありません。必要なのは周期値を30分へ切替えることです。
• 「登録周期の計測停止」を選んでしまう
  停止してしまうと次の位置登録自体が行われず仕様違反になります。
• 16ビットタイマと日付時刻用タイマの役割を取り違える
  位置登録の周期管理は日付時刻用タイマであり、その制御を担うのがタイマタスクです。

FAQ