基本情報技術者 2015年 秋期 午前（科目A） 問10

キャッシュメモリをもつメモリシステムにおいて、平均メモリアクセス時間が増加する原因となるものはどれか。 【午前2 解説】

要点まとめ

• 結論：キャッシュのヒット率が低下するとミス率が増加し、ミスペナルティ分だけ平均メモリアクセス時間が増加します。
• 根拠：平均メモリアクセス時間は $AMAT=ヒットタイム+ミス率\times ミスペナルティ$ で表され、ミス率増加が直接AMATを押し上げます。
• 差がつくポイント：ヒット率とミス率を混同しないこと、ミスペナルティは時間量であり率とは別の影響を持つ点を正確に理解すること。

正解の理由

よくある誤解

• 「キャッシュへのアクセス時間が短くなるとAMATが増える」と誤解する。実際はキャッシュアクセス時間が減ればAMATは減少します。
• ミスペナルティ（損失時間）とミス率（割合）を混同し、どちらが直接AMATを押し上げるか誤る受験者が多いです。
• 「ミス率の低下」と「ヒット率の低下」を取り違える誤答。意味は逆でAMATへの影響も逆になります。

解法ステップ

1. 問題の指す指標が「平均メモリアクセス時間（AMAT）」であると確認する。
2. AMAT の式を思い出す： $AMAT=ヒットタイム+ミス率\times ミスペナルティ$。
3. 各選択肢が式のどの項に影響するかを対応させる（ヒットタイム、ミス率、ミスペナルティ）。
4. その変化が AMAT を増加させるか減少させるかを判定する（符号を確認）。

選択肢別の誤答解説

• ア: キャッシュメモリへのアクセス時間の減少
  → 間違い。ヒットタイムが小さくなるので $AMAT$ はむしろ減少します。
• イ: ヒット率の低下
  → 正解。ヒット率低下によりミス率が増加し、$ミス率\times ミスペナルティ$ の項が増えて $AMAT$ が増加します。
• ウ: ミスペナルティの減少
  → 間違い。ミスペナルティが減れば $ミス率\times ミスペナルティ$ が小さくなり $AMAT$ は減少します。
• エ: ミス率の低下
  → 間違い。ミス率が下がる（ヒット率が上がる）と $AMAT$ は減少します。

補足コラム

• キャッシュ設計ではヒット率を上げる（容量・連想度の向上）とヒットタイムがわずかに増える場合があり、どちらが総合で有利かは $AMAT$ の式で評価します。
• ミスペナルティは主に階層下位のメモリ（主記憶・ディスクなど）からデータを取りに行く際の遅延を指し、容量やバス幅、プリフェッチ戦略で変動します。
• 試験では「低下／増加」を逆に読み取るケアレスミスが多いため、選択肢の語順に注意してください。

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