応用情報技術者 2019年春期午前2 問15

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から処理時間を計算し、遅い方がボトルネックとなるため。
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。

正解の理由

1件の検索処理に必要なサーバの命令数は100万命令で、サーバ性能は100MIPS（100×10^6命令/秒）です。
サーバ処理時間は

\frac{1 , 000 , 000}{100 , 000 , 000} = 0.01

秒。
ネットワーク転送量は

2 \times 1 0^{5}

バイト =

1.6 \times 1 0^{6}

ビット。
転送速度は

8 \times 1 0^{7}

ビット/秒なので、転送時間は

\frac{1.6 \times 1 0 ^{6}}{8 \times 1 0 ^{7}} = 0.02

秒。
処理全体のボトルネックはネットワーク転送時間の0.02秒で、1秒間に処理できる件数は

\frac{1}{0.02} = 50

件。
よって正解はアの50件です。

よくある誤解

サーバ処理時間だけで判断し、ネットワーク転送時間を無視する。
バイトとビットの単位変換を忘れて計算ミスをする。

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（転送ビット数 ÷ 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とする。
1秒間に処理可能な件数を $1 \div ボトルネック時間$ で求める。
選択肢と照らし合わせて正解を選ぶ。

選択肢別の誤答解説

イ（100件）：サーバ処理時間のみで計算し、ネットワーク転送時間を無視した結果。
ウ（200件）、エ（400件）：単位変換ミスや計算ミスで処理時間を過小評価している。
ア（50件）：サーバとネットワーク両方の処理時間を正しく比較した正解。

補足コラム

MIPS（Million Instructions Per Second）はCPUの処理速度を示す指標で、命令数と処理速度の単位を合わせて計算することが重要です。ネットワーク転送速度はビット/秒で表されるため、データ量のバイトをビットに変換する必要があります。システム全体の処理能力は最も遅い部分（ボトルネック）によって決まるため、複数の要素を比較する力が求められます。

FAQ

Q: MIPSが100MIPSとは具体的に何を意味しますか？
A: 1秒間に1億命令を処理できる性能を示します。

Q: なぜネットワーク転送時間がボトルネックになるのですか？
A: サーバ処理時間よりネットワーク転送時間が長いため、全体の処理速度を制限します。

Q: バイトとビットの変換はなぜ必要ですか？
A: ネットワーク速度はビット/秒で表されるため、データ量をビットに変換しないと正確な転送時間が計算できません。

関連キーワード: MIPS, ネットワーク転送速度、ボトルネック、単位変換、処理時間計算

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