基本情報技術者 2017年秋期午前（科目A）問17

問題文

ソフトウェア制御における、ポーリング制御はどれか。

選択肢

ア：CPUが状態レジスタ又はビジー信号などを読み出して、入出力装置の状態を監視する。（正解）

イ：実行中の処理を一時的に中断して、緊急度の高い別の処理を実行する。

ウ：送信側のタスクがメモリにデータを格納し、受信側のタスクにそのアドレスを伝える。

エ：複数のタスクが利用する共有資源を、一つのタスクが占有できるようにする。

ソフトウェア制御における、ポーリング制御はどれか。【午前2 解説】

要点まとめ

結論→ポーリングはCPUが状態レジスタやビジー信号を定期的に読み取り、周辺機器の状態を監視して処理開始のタイミングを判断する制御方式です。
根拠→CPU自身が繰り返し状態をチェックする点が本方式の本質であり、外部から割り込みで通知する方式とは動作原理が明確に異なります。
差がつくポイント→問題文の「CPUが状態を読み出して監視する」という記述を見つければポーリングと判断、割り込みやDMA、排他制御と混同しないことが重要です。

正解の理由

正解: ア
ポーリング制御とはCPUが状態レジスタやビジー信号などを繰り返し読み出して入出力装置の状態を監視する方式を指します。選択肢アはまさにその定義を述べており、CPU自ら能動的に状態確認を行う点が一致します。ポーリングは同期的・CPU駆動型で、イベント発生の検出にCPU時間を消費する特徴があります。

よくある誤解

「ポーリング＝割り込み」と混同してしまう点。割り込みは外部からCPUを呼び出す受動的方式で動作原理が異なります。
「ポーリング＝DMAの一形態」と誤解する場合。DMAは装置が直接メモリ転送を行いCPU介入を減らす方式で、ポーリングとは目的と動作が異なります。
「入出力の待ちが必ずブロッキング」だと短絡的に考える誤り。実装によっては待ち時間を減らす工夫（間隔調整や割り込み併用）があります。

解法ステップ

問題文で「CPUが何をしているか」を探す。能動的に読み出す・繰り返し確認するならポーリング候補。
「一時中断」や「緊急度の高い処理へ移る」などの表現があれば割り込み（イ）を疑う。
「メモリにデータを格納しアドレスを通知」はメッセージ伝達や共有メモリ方式（ウ）を想起する。
「共有資源を一つのタスクが占有」は排他制御（ミューテックスやセマフォ）（エ）を示す。
各選択肢と定義を照らし合わせ、最も定義に一致するものを選ぶ。

選択肢別の誤答解説

ア: 正解。CPUが状態レジスタやビジー信号を読み出して監視する、典型的なポーリングの説明です。
イ: 誤り。説明は割り込み（中断処理）やプリエンプションの説明に当てはまり、ポーリングではありません。
ウ: 誤り。送信側がメモリにデータを書き受信側にアドレスを渡すのは共有メモリやメッセージパッシングに似た通信手法で、ポーリングそのものではありません。
エ: 誤り。共有資源を一つのタスクが占有するというのは排他制御（ミューテックスやセマフォ）であり、装置状態の監視手法ではありません。

補足コラム

ポーリングは実装が単純でCPUのみで完結するため小規模組込みや単純デバイスでよく使われますが、イベント発生頻度が低いとCPUを無駄に消費します。割り込みは低負荷で応答性が良い一方、割り込み処理のオーバーヘッドや優先度制御の複雑さがあります。高スループットが必要な場合はDMAやポーリングと割り込みのハイブリッド（例：ネットワークでのNAPI）など、用途に応じた選択が行われます。

FAQ

Q1: ポーリングはいつ有利ですか？
A1: イベント発生が非常に高頻度で安定している場合や、実装の単純さを優先する小規模機器では有利です。CPU負荷が問題にならない状況で選ばれます。

Q2: 試験で「CPUが中断する」とあれば割り込みで正解ですか？
A2: 基本的にはそうです。「一時的に中断して別処理を行う」は割り込みやプリエンプティブなスケジューリングの特徴です。文言に注意してください。

Q3: ポーリングとビジーウェイトは同義ですか？
A3: 完全に同義ではありませんが、ポーリングの一形態としてCPUが待ち行為でループする「ビジーウェイト」が含まれることが多いです。省電力化の観点で問題になる表現です。

関連キーワード: ポーリング, 割り込み, DMA, ビジー待ち, 排他制御, ポーリング制御, メッセージパッシング, 状態レジスタ監視

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