応用情報技術者 2022年秋期午前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、遅い方をボトルネックとする。
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、処理時間を比較することが重要。

正解の理由

1件の検索処理に必要なサーバ命令数は100万命令、サーバ性能は100MIPSなので、サーバ処理時間は

\frac{1 , 000 , 000 命令}{100 , 000 , 000 命令 / 秒} = 0.01 秒

ネットワーク転送データは

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} ビット}{8 \times 1 0 ^{7} ビット / 秒} = 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秒であるため、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: 50件です。

よくある誤解

サーバ処理時間だけで判断しがちですが、ネットワーク転送時間も必ず計算し、遅い方を基準にする必要があります。
また、バイトとビットの単位変換ミスも頻出ミスです。

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秒間に処理可能な件数を、1秒 ÷ 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
サーバ処理時間のみ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
転送速度や命令数の単位変換ミスにより、処理時間を過小評価している。
エ: 400件
両方の処理時間を大幅に過小評価し、現実的な性能を超えている。

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で割ると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、バイトをビットに変換する際は8倍することを忘れないようにしましょう。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ことが重要です。

FAQ

Q: MIPSが100の場合、1命令の処理時間はどのくらいですか？
A: 1命令の処理時間は

1/ (100 \times 1 0^{6}) = 1 0^{- 8}

秒（10ナノ秒）です。

Q: ネットワーク転送速度がボトルネックになる理由は？
A: 転送速度が遅いとデータの送受信に時間がかかり、全体の処理速度を制限するためです。

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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