基本情報技術者 2023年 科目A 問03

メモリインタリーブ【午前解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 「並列」「分割」「バンク」「グループ」などの語を探す。これらはインタリーブの典型語句です。
2. 「キャッシュ」や「CPU経由で直接やり取り」などの文言がある選択肢は、インタリーブの説明ではないと判定する。
3. インタリーブの効果（帯域向上、並列化）と選択肢の記述を照らし合わせ、最も合致するものを選ぶ。

選択肢別の誤答解説

• ア: 主記憶と入出力装置又は主記憶同士のデータ受渡しをCPU経由でなく直接行う方式を述べています。これはDMAやメモリ間ダイレクト転送（例えばバスマスタ転送）に関する説明で、インタリーブではありません。
• イ: データをキャッシュに書き込み、キャッシュがあふれたときに主記憶へ書き込む方式はライトバック（write-back）キャッシュの説明です。インタリーブとは無関係です。
• ウ: 主記憶のデータの一部をキャッシュにコピーしてアクセス速度差を埋める方式はキャッシュ（キャッシュメモリ）の説明です。これもインタリーブではありません。
• エ: 主記憶を複数の独立したグループ（バンク）に分けて並列にアクセスする記述は、メモリインタリーブの定義そのものであり、正しい説明です。

よくある誤解

• 誤解1: 「インタリーブはキャッシュの機能である」
  → キャッシュは主記憶とCPU間の速度差を埋めるための高速小容量メモリで、インタリーブは主記憶自体を複数バンクで並列化する技術で目的が異なります。
• 誤解2: 「インタリーブはレイテンシ（単発アクセス時間）を短縮する」
  → インタリーブは主にスループット（帯域）向上を目的とします。単発のアクセスレイテンシは必ずしも短縮されませんが、複数アクセスの重畳による有効性は高まります。

補足コラム

• 基本動作例: 4ウェイ（4バンク）インタリーブでは、連続するアドレスをバンク0→1→2→3へ順に割り当てることで、次のアクセスが別バンクに行われていれば並列に処理できます。
  バンク番号の計算は典型的に次のようになります（ブロック単位での割当てを考慮）:
  $\text{bank}=\left(\lfloor \frac{\text{address}}{\text{block\_size}}\rfloor \right)\mathrm{mod}\text{banks}$
• ローオーダ／ハイオーダインタリーブ: 低位ビットで分配する方式（低位インタリーブ）はバースト型アクセスに有利、逆に高位ビットで分配する方式（高位インタリーブ）は大きなページ単位の分配に向くなど用途により使い分けられます。
• 実機名で言えば、複数チャンネルや複数ランクを活用するマザーボードのメモリ設計もインタリーブの一種として理解できます。

def bank_of(address, block_size, banks):
    return (address // block_size) % banks

# 例: 4バンク、ブロックサイズ=64バイト
print(bank_of(0, 64, 4))    # 0
print(bank_of(64, 64, 4))   # 1
print(bank_of(128, 64, 4))  # 2

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