!T-35-プロセッサ-
基本情報技術者試験に向けて、勉強中です！！AIもやってます。
おやすみだったので、勉強をしようと、図書館へ行きました。ところが、ついてから閉館しております。の文字。なんとも残念でしたが、一旦勉強をやめ、市内を散歩しました。毎日、500kcal以上の散歩を心がけてから１ヶ月。体重はそこそこ落ちましたが、見た目も目にみえるようになってきました。そうです。ダイエット中です。いつになったら痩せるのやら・・・。
私は普段、こちらの本を参考に基本情報技術者試験の勉強を行なっています。こちらの本の中で気になったところや、質問されてもわからないところ、また疑問に思ったことなどをこちらで確認し、過去問を解くように指定ます。１発で合格を目指し、日々奮闘しております。かなり読みやすくて、噛み砕いた説明になっていますので、興味がありましたらどうぞ！！
結構分厚いので、全て読み切るの大変そうなのですが、意外と１ページ１ページが読みやすいのでいいです。あと、個人的に、柔らかい本が好きなので、ボリューミーだけどめくりやすいところとかが好きです。
CPU
プロセッサとも呼ばれる。コンピュータの中心で仕事をする機械。
この性能は、
・クロック周波数
・MIPS
・コア（これは聞いたことがある・・）の３観点で評価される。
の２つのことを指します。
・クロック周波数
CPUの動作の速さ。（Hz）命令の処理にかかる時間をクロック数で示す。と呼ばれます。
すなわち、
１秒間にできる命令数 ＝
クロック周波数 / １つの命令を実行するのに必要なクロック数
と考えられる。
・例題
1GHzのクロックで動作するCPUがある。
このCPUは，機械語の1命令を平均0.8クロックで実行できることが分かっている。このCPUは1秒間に平均何万命令を実行できるか。
出典：令和元年秋期 問12
ア125
イ250
ウ80,000
エ125,000
命令数 = クロック周波数 ÷ クロック数より、
1GHz = 1ギガクロック = 1億クロック（1ギガ = 1× 10の9乗）
0.8 = 100000000 ÷ x, x = 1,000,000,000クロック÷0.8クロック
1GHzのCPUは、1秒間に109回のクロックが発生することになります。1命令を平均0.8クロックで実行できるので、1秒間のクロック発生数を0.8で除すことで1秒間当たりの命令実行回数を求められます。
1,000,000,000クロック÷0.8クロック
＝1,250,000,000回
＝125,000万回
したがって、正解は「エ」の125,000万回となります。
・MIPS
Mは、ミリオン（何百万回）の命令を実行できるか。
２MIPSは、１秒間に、200万回の命令を実行できる。
・例題
平均命令実行時間が20ナノ秒のコンピュータがある。
このコンピュータの性能は何MIPSか。
出典：平成29年秋期 問9
ア5
イ10
ウ20
エ50
MIPS(Million Instructions Per Second)は、1秒間に実行可能な命令数を百万単位で表したものです。
平均命令実行時間が20ナノ秒なので、1秒（＝1,000,000,000ナノ秒）を20ナノ秒で割り、1秒あたりに処理可能な命令数を計算します。
1,000,000,000[ナノ秒]÷20[ナノ秒]＝50,000,000[回]
MIPSは百万単位の命令回数なので、上記の回数を百万で割って「50,000,000÷1,000,000＝50MIPS」と求めることができます。したがって「エ」が正解です。
・コア
演算を行う装置。
CPUの処理の流れ
・主記憶装置
命令やデータを格納しておく装置。
この中には、アドレスが割り振られる。
プログラムカウンタは、次の命令のアドレスを格納する。
命令レジスタは、命令を格納する。
汎用レジスタは、データを格納する。
・割り込み
内部割り込み
プログラム割り込み・・プログラム実行中のエラー→ゼロ除算、演算結果のオーバーフロー
スーパーバイザーコール割り込み・・OSの機能を利用する時に起きる割り込み。
ページフォールト
外部割り込み
タイマ割り込み・・CPUのタイマによって発生する。
→インターバルタイマーによる指定時間の経過時
入出力割り込み・・入出力が完了したことによる割り込み
機械チェック割り込み
コンソール割り込み
・例題
内部割込みに分類されるものはどれか。
出典：平成26年秋期 問10
ア商用電源の瞬時停電などの電源異常による割込み
イゼロで除算を実行したことによる割込み
ウ入出力が完了したことによる割込み
エメモリパリティエラーが発生したことによる割込み
内部割込みは、CPU内部の要因で発生する割込み、
外部割込みは、CPU外部の要因で発生する割込みで分類できる。
商用電源の瞬時停電などの電源異常による割込み
ハードウェア障害の際に行われる、機械チェック割込み(外部割込み)です。ゼロで除算を実行したことによる割込み
正しい。不正な処理が行われたことによるプログラム割込み(内部割込み)です。入出力が完了したことによる割込み
入出力割込み(外部割込み)の説明です。メモリパリティエラーが発生したことによる割込み
メモリでのエラー発生はCPU外部のことなので外部割込みです。
様々な記憶装置
・記憶装置の種類
・主記憶装置
・補助記憶装置
・キャッシュメモリ
・主記憶装置
CPUが直接読み書きをする記憶装置。命令やデータを一時的に格納する。
データを高速に出し入れできる。
コンピュータの電源を切るとデータが消滅する。
・補助記憶装置
主記憶装置を補助する。データを長期的に保存する。HDDやSSDである。
・キャッシュメモリ
CPUと主記憶装置の中間にある超高速の記憶装置。
・ヒット率
必要なデータがキャッシュメモリ上に配置されている確率のこと。
・例題
A～Dを，主記憶の実効アクセス時間が短い順に並べたものはどれか。
アA，B，C，D
イA，D，B，C
ウC，D，A，B
エD，C，A，B
A・・15
B・・30
C・・20×0.6 + 70×0.4
D・・10×0.9 + 80×0.1
CPUがメモリにアクセスするときは、
まずは高速なキャッシュメモリへのアクセスを試み、
キャッシュメモリに目的のデータがなかったときにだけ主記憶にアクセスします。
キャッシュメモリに目的のデータがある確率がヒット率です。
キャッシュメモリと主記憶が存在するとき、
実際の1アクセスに要する平均時間を実効アクセス時間といい、
以下の式で表すことができます。
(キャッシュメモリのアクセス時間×ヒット率)
＋ 主記憶のアクセス時間 × (1－ヒット率)
AとBはキャッシュメモリがないので、主記憶のアクセス時間＝実効アクセス時間となります。CとDの実効アクセス時間は次のように計算します。
[C] (20×0.6)＋(70×0.4)＝12＋28＝40
[D] (10×0.9)＋(80×0.1)＝9＋8＝17
したがって、4つを実効アクセス時間が短い順に並べると「A(15)，D(17)，B(30)，C(40)」になります。
・半導体メモリ
システムはハードウェアとソフトウェア。
半導体の性質を利用して、データを保存する装置。
半導体メモリ
→RAMとROM
RAMは、揮発性メモリ。つまり、電源が切れるとデータが消滅してしまう。
DRAM（ディラム）は、Dynamic RAMとは絶えずリフレッシュを繰り返し続けている揮発性メモリ。
データが消えないように、１秒間に何度も繰り返し電荷を加えること。
DRAMは回路が単純で小さいので、データの容量の大きい半導体メモリを安く作ることができる。
・例題
DRAMの特徴はどれか。
出典：令和元年秋期 問20
ア書込み及び消去を一括又はブロック単位で行う。
イデータを保持するためのリフレッシュ操作又はアクセス操作が不要である。
ウ電源が遮断された状態でも，記憶した情報を保持することができる。
エメモリセル構造が単純なので高集積化することができ，ビット単価を安くできる。
DRAM(Dynamic Random Access Memory)は、
コンデンサに電荷を蓄えることにより情報を記憶し、
電源供給が無くなると記憶情報も失われる揮発性メモリです。
集積度を上げることが比較的簡単にできるためコンピュータの主記憶装置として使用されています。
書込み及び消去を一括又はブロック単位で行う。
DRAMはアドレス単位で読書きや消去を行います。
データを保持するためのリフレッシュ操作又はアクセス操作が不要である。
SRAM(Static Random Access Memory)の説明です。DRAMでは消えかけた電荷をコンデンサに充電するリフレッシュ動作を常に一定間隔で行うことでデータの保持をしています。電源が遮断された状態でも，記憶した情報を保持することができる。
DRAMは揮発性メモリなので電源が途絶えると記憶内容も失われます。メモリセル構造が単純なので高集積化することができ，ビット単価を安くできる。
正しい。DRAMの説明です。
DRAMの説明として，適切なものはどれか。
出典：平成30年秋期 問21
ア 1バイト単位でデータの消去及び書込みが可能な不揮発性のメモリであり，電源遮断時もデータ保持が必要な用途に用いられる。
イ 不揮発性のメモリでNAND型又はNOR型があり，SSDに用いられる。
ウ メモリセルはフリップフロップで構成され，キャッシュメモリに用いられる。
エ リフレッシュ動作が必要なメモリであり，PCの主記憶として用いられる。
DRAM(Dynamic Random Access Memory)は、コンデンサに電荷を蓄えることにより情報を記憶し、電源供給が無くなると記憶情報も失われる揮発性メモリです。集積度を上げることが比較的簡単にできるためコンピュータの主記憶装置として使用されています。
コンデンサに蓄えられた電荷は時間が経つと失われてしまうので、DRAMでは記憶内容を保持するための「リフレッシュ操作」を随時行う必要があります。
1バイト単位でデータの消去及び書込みが可能な不揮発性のメモリであり，電源遮断時もデータ保持が必要な用途に用いられる。
EEPROMに関する記述です。DRAMは揮発性メモリです。
※フラッシュメモリはブロック単位で書込み・消去します。本肢はバイト単位で書込み・消去としているためEEPROMの説明と判断できます。不揮発性のメモリでNAND型又はNOR型があり，SSDに用いられる。
フラッシュメモリに関する記述です。DRAMは揮発性メモリです。メモリセルはフリップフロップで構成され，キャッシュメモリに用いられる。
SRAMに関する記述です。→SRAMは、リフレッシュする必要がないRAM（不揮発性メモリ）である。リフレッシュが必要ないので、非常に高速。なので、キャッシュメモリで使われる。リフレッシュ動作が必要なメモリであり，PCの主記憶として用いられる。
正しい。
SRAMと比較した場合のDRAMの特徴はどれか。
出典：平成27年春期 問22
ア主にキャッシュメモリとして使用される。
イデータを保持するためのリフレッシュ又はアクセス動作が不要である。
ウメモリセル構成が単純なので，ビット当たりの単価が安くなる。
エメモリセルにフリップフロップを用いてデータを保存する。
主にキャッシュメモリとして使用される。
DRAMは主記憶として使用されています。キャッシュメモリには、アクセス速度がより速いSRAMが使用されています。データを保持するためのリフレッシュ又はアクセス動作が不要である。
DRAMは蓄えた電荷の有無で情報を保持するコンデンサによって記憶を行います。また、アクセス時には電荷の有無の情報が破壊されるので、再書き込みの動作が行われます。そして、コンデンサに蓄えた電荷は時間がたつと失われてしまうためにリフレッシュ操作を随時行う、もしくはアクセスする必要があります。メモリセル構成が単純なので，ビット当たりの単価が安くなる。
正しい。SRAMの1ビットはトランジスタが4個以上と面積が大きいですが、DRAMの1ビットはトランジスタ1個とコンデンサ1個で構成されており小面積で済みます。これによりDRAMのビット当たりの単価はSRAMよりも安くなります。メモリセルにフリップフロップを用いてデータを保存する。
フリップフロップを用いるのはSRAMです。
DRAMの特徴はどれか。
出典：平成25年春期 問23
ア書込み及び消去を一括又はブロック単位で行う。
イデータを保持するためのリフレッシュ操作又はアクセス操作が不要である。
ウ電源が遮断された状態でも，記憶した情報を保持することができる。
エメモリセル構造が単純なので高集積化することができ，ビット単価を安くできる。
書込み及び消去を一括又はブロック単位で行う。
DRAMはアドレス単位で読書きや消去を行います。
データを保持するためのリフレッシュ操作又はアクセス操作が不要である。
SRAM(Static Random Access Memory)の説明です。DRAMでは消えかけた電荷をコンデンサに充電するリフレッシュ動作を常に一定間隔で行うことでデータの保持をしています。電源が遮断された状態でも，記憶した情報を保持することができる。
DRAMは揮発性メモリなので電源が途絶えると記憶内容も失われます。メモリセル構造が単純なので高集積化することができ，ビット単価を安くできる。
正しい。DRAMの説明です。
DRAM問題・・・多すぎた。
パソコンの主記憶の効率的な使用に関する記述として，適切なものはどれか。
出典：平成16年春期 問59
ア各種のアプリケーションの処理中に異常終了が何回か発生したときは，デフラグメンテーションを実行する。
イ主記憶領域の使用率を下げるために，デスクトップ上の利用頻度の少ないアイコンを削除したり，不要なウィンドウを閉じたりする。
ウ主記憶領域を確保するために，アーカイブ機能で書庫を整理する。
エデータの記録と消去を頻繁に行った結果，処理速度が遅くなった場合は，スキャンディスクを実行する。
主記憶領域の使用率を下げるために，
デスクトップ上の利用頻度の少ないアイコンを削除したり，
不要なウィンドウを閉じたりする。
正しい。
不要なウィンドウを閉じたり常駐プログラムを少なくするなどのほかに、主記憶領域にデータが展開されているデスクトップアイコンも余りに数が多い場合は必要最低限に減らすことで主記憶領域の使用率を減らすことができます。
主記憶領域を確保するために，アーカイブ機能で書庫を整理する。
書庫を整理しても補助記憶装置の領域が広くなるだけで主記憶領域には関係がありません。データの記録と消去を頻繁に行った結果，処理速度が遅くなった場合は，スキャンディスクを実行する。
デフラグメンテーションを実行するのが適切です。
ここまで！
過去Indexです。基本情報技術者対策として勉強を続けています。
よろしくお願いします！！
少しずつですが、投稿をしております。 ｎｏｔｅで誰かのためになる記事を書いています。 よろしくおねがいします。