基本情報技術者 2009年 春期 午前（科目A） 問10
問題文
シングルチップマイコンの特徴として、最も適切なものはどれか。
選択肢
ア：PCのメインCPUに適している。
イ：ROMは内蔵されているが、RAMは内蔵されていない。
ウ：高速処理システム又は大規模なシステムに適している。
エ：入出力機能が内蔵されている。（正解）
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シングルチップマイコンの特徴【午前解説】
正解の理由
シングルチップマイコンは「単一の半導体チップにCPU、メモリ、入出力ポートや周辺回路を統合した機器」です。選択肢エの「入出力機能が内蔵されている」は、この定義に合致します。多くのマイコンはGPIO、タイマ、シリアル通信、A/D変換などを内蔵しており、センサ入力やアクチュエータ制御など組込み用途で直接入出力を扱える点が最大の特徴です。
解法ステップ
- 「シングルチップマイコン」の定義を思い出す（CPU・メモリ・周辺回路を1チップに統合）。
- 各選択肢を定義と照らして当てはまるか検証する（PC用CPUや大規模システム向けか、メモリ構成、入出力機能の有無）。
- 最も定義と一致するものを選ぶ（入出力機能が内蔵されている、すなわちエ）。
選択肢別の誤答解説
- ア: PCのメインCPUに適している。
→ 誤り。マイコンは組込み制御向けで、PCのメインCPU（高性能な汎用プロセッサ）とは用途・性能が異なります。 - イ: ROMは内蔵されているが、RAMは内蔵されていない。
→ 誤り。一般的なマイコンはフラッシュ（またはROM）とRAMの両方を内蔵していることがほとんどです。外付けで増設する場合もありますが、基本的には両方を持ちます。 - ウ: 高速処理システム又は大規模なシステムに適している。
→ 誤り。マイコンは低〜中速の制御処理や小〜中規模の組込みシステムに適し、大規模・高性能処理には不向きです。 - エ: 入出力機能が内蔵されている。
→ 正しい。GPIOやタイマ、A/D、通信インターフェースなどの入出力周辺機能を内蔵しているのがシングルチップマイコンの代表的特徴です。
よくある誤解
- ROMは内蔵されているがRAMは内蔵されていない：多くのマイコンはフラッシュ（プログラム領域）とRAM（データ領域）を両方内蔵しているため誤りです。
- シングルチップ＝高性能CPUと思う：マイコンは制御向けに最適化されており、PCのメインCPUのような高性能や大規模処理向けではありません。
- 「入出力がない小型版がマイコン」：入出力を内蔵していることがマイコンの特徴で、入出力機能が設計上重要です。
補足コラム
マイコン（マイクロコントローラ）とマイクロプロセッサの違いを押さえると理解が深まります。マイコンは「制御」に特化して周辺回路を統合し、コストと消費電力を抑えた設計が特徴です。代表的な製品群にAVR、PIC、ARM Cortex-Mなどがあり、家庭電化製品、車載センサ、産業用制御機器など幅広く使われています。
FAQ
Q1: マイコンに必ずROMとRAMは入っているのですか？
A1: 多くのシングルチップマイコンはフラッシュ（プログラム領域）とRAM（データ領域）を内蔵しますが、極めて小型・特殊用途では最小限の構成や外付けメモリが必要な場合もあります。
A1: 多くのシングルチップマイコンはフラッシュ（プログラム領域）とRAM（データ領域）を内蔵しますが、極めて小型・特殊用途では最小限の構成や外付けメモリが必要な場合もあります。
Q2: マイコンはPCのCPUよりどこが劣るのですか？
A2: クロックや演算性能、キャッシュやMMUといった高性能化のための機能が少なく、並列処理や大規模メモリ管理には向きません。その代わり消費電力やコストが低い利点があります。
A2: クロックや演算性能、キャッシュやMMUといった高性能化のための機能が少なく、並列処理や大規模メモリ管理には向きません。その代わり消費電力やコストが低い利点があります。
Q3: 「単一チップ」って何を指しますか？
A3: CPUコアに加え、メモリや入出力、タイマや通信周辺回路などが1つの半導体チップ上に集積されていることを指します。
A3: CPUコアに加え、メモリや入出力、タイマや通信周辺回路などが1つの半導体チップ上に集積されていることを指します。
関連キーワード: マイコン、シングルチップマイコン、組込みシステム、入出力、GPIO、フラッシュメモリ、RAM、周辺機能、タイマ、A/D変換
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