基本情報技術者 2011年 春期 午前（科目A） 問15

密結合マルチプロセッサシステム【午前解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 問題文のキーワードを確認：主記憶の共有／単一OS／待機プロセッサ／ディスク共用／同時照合など。
2. 「主記憶を共用」かつ「単一のOSで制御」なら密結合（SMP）であると結論付ける。
3. 「待機している」「ディスクを共用して独立OS」「同時に同じ処理」はそれぞれ冗長系、疎結合クラスタ、ロックステップに該当するため除外する。
4. 選択肢とキーワードを突き合わせて最も一致するものを選ぶ。

選択肢別の誤答解説

• ア: 通常は一方のプロセッサは待機しており、本稼働しているプロセッサが故障すると、待機中のプロセッサに切り替えて処理を続行する。
  • 誤り。これはフェールオーバーや冗長化（ホットスタンバイ）の説明で、密結合マルチプロセッサの説明ではありません。密結合では複数プロセッサが並行稼働することが一般的です。
• イ: 複数のプロセッサが磁気ディスクを共用し、それぞれ独立したOSで制御される。ジョブ単位で負荷を分散することで処理能力を向上させる。
  • 誤り。ディスク共用かつ独立OSは典型的な疎結合（クラスタ／分散システム）で、共有主記憶や単一OSはありません。ジョブ単位の負荷分散は粗粒度です。
• ウ: 複数のプロセッサが主記憶を共用し、単一のOSで制御される。システム内のタスクは、基本的にどのプロセッサでも実行できるので、細かい単位で負荷を分散することで処理能力を向上させる。
  • 正解。共有主記憶と単一OS、細粒度の負荷分散は密結合マルチプロセッサ（SMP）の特徴です。
• エ: 並列に接続された2台のプロセッサが同時に同じ処理を行い、相互に結果を照合する。1台のプロセッサが故障すると、それを切り離して処理を続行する。
  • 誤り。これはロックステップ（コアの並列実行で結果照合するフォールトトレラント）や冗長化の説明で、密結合の一般的定義とは目的が異なります。

よくある誤解

• 「主記憶を共有＝冗長構成」：共有メモリは性能向上が目的で、冗長のための待機プロセッサとは異なります。
• 「ディスク共有や独立OSでも密結合」：ディスク共用＋独立OSはクラスタ（疎結合）であり、単一の共有主記憶を持ちません。
• 「同時に同じ処理＝密結合」：同じ処理を並列に実行して結果を照合するのはロックステップ（フォールトトレラント）技術で目的が異なります。

補足コラム

• 密結合（Shared Memory, SMP）と疎結合（Cluster, Distributed）は設計目標が違います。密結合は低遅延のメモリアクセスと細粒度並列化で性能を稼ぎ、疎結合はスケーラビリティと耐障害性を重視します。
• 密結合ではキャッシュコヒーレンシ（例：MESIプロトコル）やメモリバス競合、ロックや同期コストが性能のボトルネックになります。
• NUMA（非一様メモリアクセス）は主記憶共有の一形態で、物理的にメモリアクセスコストがプロセッサごとに異なるため、メモリ配置最適化が重要です。

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