平成２０年度 秋期 ソフトウェア開発技術者試験 問２１−４０ 解答編



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（ソフトウェア開発技術者試験）

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問２１ 音をディジタル化する方法の一つで、音程、音の長さ、音の強弱、音色などを情報として規定しているものはどれか。
ア Ａｕｄｉｏ Ｃｏｄｅｃ’９７
イ ＭＩＤＩ
ウ ＭＰ３
エ ＰＣＭ
解答 イ
解説 それぞれの用語を説明していきます。

Ａｕｄｉｏ Ｃｏｄｅｃ’９７：サウンド用のインタフェース規格です。
ＭＩＤＩ（Musical Instruments Digital Interface）：電子楽器の演奏データを機器間でデジタル転送するための世界共通規格
ＭＰ３：音声データのためのファイル圧縮形式
ＰＣＭ：ＰＣＭ（Pulse Code Modulation：パルス符号変調）とは音声などのアナログ信号をディジタル信号に変換する手法
問２２ プラズマディスプレイパネルの発光方式の説明として、適切なものはどれか。
ア ガス放電に伴う発光を利用する。
イ 画面の各ドットを薄膜トランジスタで制御し、光の透過率を変化させる。
ウ 電圧を加えると発光する有機化合物を用いている。
エ 電子銃から電子ビームを発射し、蛍光体に当てて発光させる。
解答 ア
解説 ディスプレイの種類を以下にまとめます。

ＣＲＴ：いわゆる普通のブラウン管のディスプレイ。電子ビームと偏光版を使って画像を作ります。（選択肢エに相当）
ＰＤＰ：ＰはプラズマのＰで、高い電力が必要となります。（選択肢アに相当）
ＴＦＴ：ＴはトランジスタのＴで、１つ１つの画素をトランジスタの発光で実現しています。（選択肢イに相当）
有機ＥＬ：自らの発光でバックライトの不要なタイプ。次世代に期待されています。（選択肢ウに相当）
液晶：光の透過を画素ごとに制御し、カラーフィルタを用いて色を表現する。自ら発光はしない
問２３ 仮想記憶管理における主記憶のページ枠が４のとき、プログラムが参照するページ番号によって、次のようにページを書き換える方式はどれか。

画像（問23）を表示できません
ア ＦＩＦＯ（First In First Out）
イ ＬＦＵ（Least Frequently Used）
ウ ＬＩＦＯ（Last In First Out）
エ ＬＲＵ（Least Recently Used）
解答 ア
解説 ページ（ブロック）の置換えには幾つかのアルゴリズムがあります。下にまとめます。

ＮＲＵ(Not Recently Used)：最近使われていないものから順に置き換える
ＬＲＵ(Least Recently Used)：最後に参照されてから最も時間が経過したものから順に置き換える
ＬＦＵ(Least Frequently Used)：最も使用頻度の低いものから順に置き換える
ＦＩＦＯ(First In First Out)：最初に読んだものから順に置き換える
ＬＩＦＯ(Last in First Out)は、最後に入れたものを最初に使うというもので、再帰プログラムやスタックとかかわりが深いものです。ページの置換えには使われません

問題では、ページ内に無いデータが現れた場合には一番古いデータが置き換えられているので、ＦＩＦＯであるといえます。
問２４ スケジューリング方式をプリエンプティブな処理とノンプリエンプティブな処理に区分するとき、適切に分類されている組合せはどれか。
画像（問24ans）を表示できません
解答 エ
解説 プリエンプティブ方式とは、現在主流となっているＯＳがＣＰＵの割り当てを管理し、タイマーなどを利用しながらマルチタスクを実現する方式です。一方でアプリケーションが自発的に空き時間を解放することによってマルチタスクを実現する方式をノンプリエンプティブ方式といいます。

代表的なスケジューリング方式を下にまとめます。

ラウンドロビン方式：タスクの切り替えに多少のオーバヘッドがかかりますが、十分に短い時間（タイムクォンタム）をすべてのタスクに分けることで、順番にＣＰＵの使用権がわたります。
到着順方式：リアルタイム性は失われますが、投入したタスクはいつかは処理してもらえます。
処理時間順方式：残りの処理時間が短いものに優先的にスケジューリングする方式
優先順位方式：単純に優先度の高いものを実行する方式で、待ち続けるタスクが発生（スタベーション）する可能性がある。待った時間に応じて優先順位を上げる（エイジング）を行うことでこれを回避しています。
問２５ 二つのタスクが共用する二つの資源を排他的に使用するとき、デッドロックが発生するおそれがある。このデッドロックの発生を防ぐ方法はどれか。
ア 一つのタスクの優先度を高くする。
イ 資源獲得の順序を両方のタスクで同じにする。
ウ 資源獲得の順序を両方のタスクで逆にする。
エ 両方のタスクの優先度を同じにする。
解答 イ
解説 デッドロックとは、下図のように、互いに資源をロックしたまま他の資源を要求することによって、互いに処理が進まなくなってしまう現象です。

デッドロックを表示できません

どちらかに優先度を高くしても、デッドロックを防ぐことはできません。（デッドロック後の回復に役立つことはあります）
デッドロックが起こらないようにするためには、同じ順番で資源を確保することです。どちらも、α→βのようにすれば、互いに待ちあうことはないのでデッドロックは生じません。
問２６ 主記憶割当てのアルゴリズムが最初適合（first fit）である可変区画方式において、次の条件で領域を要求した場合、割り当てた後の空き領域のリストはどのようになるか。ここで、領域の大きさの単位はｋバイトである。

[条件]
(1) 現在の空き領域のリストは２００、１００、１６０、１４０、１３０である。
(2) 要求する大きさは、順に９０、１３０、１４０、１００である。
(3) 要求する大きさを上回る空き領域を確保したときは、余った領域を、リストの最後に追加する。
(4) そのほかの条件は考慮しないものとする。
ア １００，１１０，３０
イ １３０，１１０，３０
ウ １６０，１１０
エ ２００，１０，６０
解答 イ
解説 順番に追いかけていきます。

空き領域のリスト[２００，１００，１６０，１４０，１３０]
９０を要求：２００を確保して、余った１１０をリストの最後に追加[１００，１６０，１４０，１３０，１１０]
１３０を要求：１６０を確保して、余った３０をリストの最後に追加[１００，１４０，１３０，１１０，３０]
１４０を要求：１４０を確保する[１００，１３０，１１０，３０]
１００を要求：１００を確保する[１３０，１１０，３０]

よって、最終的に空き領域のリストは[１３０，１１０，３０]となります。
問２７ ＯＳの記憶管理機能ａ〜ｃに対応する適切な用語の組合せはどれか。

画像（問27）を表示できません
画像（問27ans）を表示できません
解答 ア
解説 用語は問題文にあるとおりですが、まとめると下のようになります。

オーバレイ：大きな容量のプログラムを主記憶上で使うための入れ替えの仕組みのこと。
ページング：仮想記憶において、メインメモリへのデータの出し入れをすること。
スワッピング：仮想記憶方式におけるデータの入れ替え（スワップインとスワップアウト）を行うこと
問２８ マイクロカーネルアーキテクチャを採用したＯＳの特徴として、適切なものはどれか。
ア ＯＳが、最小限の機能をもつ中核部分と、それ以外のサブシステムからなる。
イ ＯＳ全体が単一スレッドとして構成されている。
ウ ＯＳ内のモジュール間の依存関係が複雑に構成されている。
エ ＯＳの基本的な部分がマイクロプログラムの組合せで構成されている。
解答 ア
解説 マイクロカーネルとは、ＯＳが提供する機能を最小限のメモリ管理やプロセス管理などに限定し、ファイルシステムなどの他のＯＳ機能はサーバプロセスとして実現されているものをいいます。逆にさまざまな機能を搭載したものをモノリシックカーネルといいます。
問２９ クライアントサーバシステムにおいて、各クライアントから直接データベースサーバへ接続するアーキテクチャはどれか。
ア ２層
イ ２層と３層
ウ ３層
エ ４層
解答 ア
解説 サーバとはサービスを提供するもので、クライアントとはサービスを依頼する（受け取る）ものです。まず、２層と３層についてまとめます。

２層：サーバとクライアント
３層：プレゼンテーション層・ファンクション層（アプリケーション層）・データベース層

プレゼンテーション層がクライアントに該当する部分で、ファンクション層とデータベース層がサーバに該当する部分になり、主な機能は以下のようになります。
プレゼンテーション層：クライアントへのインタフェース部分
ファンクション層：データの加工
データベース層：データへのアクセス
問３０ Ｍ／Ｍ／１の待ち行列モデルを用いて、二つのネットワークを接続するゲートウェイの１方向のデータ転送を考える。１秒間にゲートウェイ内で転送処理できるパケット数が１５０、ゲートウェイに到着するパケット数が１２０とすると、各パケットのゲートウェイ内平均待ち時間（処理時間を含まない）は約何ミリ秒か。
ア ８．３
イ ２１．３
ウ ２６．７
エ ３３．３
解答 ウ
解説 まず、問題で用いられているＭ／Ｍ／１モデルについて以下に図示します。

ＭＭ１モデルを表示できません

次に、重要な値について整理します。
平均到着間隔（Ｔａ）
平均サービス時間（Ｔｓ）
とするとき、

平均到着率（λ＝１／Ｔａ）：単位時間当たりの処理要求数）
平均サービス率（μ＝１／Ｔｓ）：単位時間当たりのサービス可能数）

窓口利用率（ρ）＝λ／μ（＝λ×Ｔｓ）
行列の長さ（Ｌ）＝ρ／（１−ρ）
サービスを受けるまでの平均待ち時間（Ｔｗ）＝Ｌ×Ｔｓ
自分を受け終わる応答時間（Ｔｑ）＝Ｔｗ＋Ｔｓ

それでは、問題の応答時間を求めます。
窓口利用率＝到着率／サービス率なので、ρ＝１２０／１５０＝０．８となります。
行列の長さ＝ρ／（１−ρ）なので、Ｌ＝０．８／０．２＝４となります。 平均待ち時間＝Ｌ×Ｔｓなので、Ｔｗ＝４×（１／１５０）＝０．０２６６（秒）となります。

これをミリ秒に直すと、平均待ち時間は約２６．７となります。
問３１ スループットの説明として、適切なものはどれか。
ア ジョブがシステムに投入されてからその結果が完全に得られるまでの経過時間のことであり、入出力の速度やオーバヘッド時間などに影響される。
イ ジョブの稼働率のことであり、“ジョブの稼働時間÷運用時間”で求められる。
ウ ジョブの同時実行可能数のことであり、使用されるシステムの資源によって上限が決まる。
エ 単位時間当たりのジョブの処理件数のことであり、スプーリングはスループットの向上に役立つ
解答 エ
解説 スループットとは、単位時間当たりの処理量のことで、スプーリングとは、一度高速な磁気ディスクなどに蓄えておき、その後出力することで、処理効率を上げる方式です。なお、選択肢アは、ターンアラウンドタイムの説明です。
問３２ ページング方式の仮想記憶において、主記憶への１回のアクセス時間が３００ナノ秒で、主記憶アクセス１００万回に１回の割合でページフォールトが発生し、ページフォールト１回当たり２００ミリ秒のオーバヘッドを伴うコンピュータがある。主記憶の平均アクセス時間を短縮させる改善策を、効果の高い順に並べたものはどれか。

[改善策]
ａ 主記憶の１回のアクセス時間はそのままで、ページフォールト発生時の１回当たりのオーバヘッド時間を１／５に短縮する。
ｂ 主記憶の１回のアクセス時間を１／４に短縮する。ただし、ページフォールトの発生率は１．２倍となる。
ｃ 主記憶の１回のアクセス時間を１／３に短縮する。この場合、ページフォールトの発生率は変化しない。
ア ａ，ｂ，ｃ
イ ａ，ｃ，ｂ
ウ ｂ，ａ，ｃ
エ ｃ，ｂ，ａ
解答 エ
解説 それぞれの改善策について平均アクセス時間を計算していきます。

改善策ａ：３００ナノ秒＋（２００，０００ナノ秒／５）／１００万＝３００ナノ秒＋４０ナノ秒＝３４０ナノ秒
改善策ｂ：３００ナノ秒／４＋（２００，０００ナノ秒×１．２）／１００万＝７５ナノ秒＋２４０ナノ秒＝３１５ナノ秒
改善策ｃ：３００ナノ秒／３＋２００，０００ナノ秒／１００万＝１００ナノ秒＋２００ナノ秒＝３００ナノ秒

よって、ｃ，ｂ，ａの順に効果が高いといえます。
問３３ 稼働率の等しい装置を直列や並列に組み合わせたとき、システム全体の稼働率の高い順に並べたものはどれか。ここで、個々の装置の稼働率は０より大きく１未満である。

画像（問33）を表示できません
ア Ａ，Ｂ，Ｃ
イ Ａ，Ｃ，Ｂ
ウ Ｃ，Ａ，Ｂ
エ Ｃ，Ｂ，Ａ
解答 イ
解説 稼働率をｐとして３つの稼働率を計算していきます。

Ａ：１−（１−ｐ）（１−ｐ）＝１−（１−ｐ）2
Ｂ：ｐ｛１−（１−ｐ）（１−ｐ）｝＝ｐ｛１−（１−ｐ）2｝
Ｃ：１−（１−直列部分の稼働率）＝１−（１−ｐ2）2

式からだけでは、分かりにくいという場合には、ｐ＝０．８として実際に稼働率を求めて見ます。
Ａ：１−（１−０．８）2＝１−０．２2＝１−０．０４＝０．９６
Ｂ：０．８×０．９６＝０．７６８
Ｃ：１−（１−０．６４）2＝１−０．３６2＝１−０．１２９６＝０．８７６４

よって、Ａ，Ｃ，Ｂの順に稼働率が高いシステムだといえます。
問３４ システムの稼動モデルが図のように表されるとき、システムのＭＴＢＦとＭＴＴＲを表した式はどれか。ここで、ｔiはシステムの稼働時間、ｒiはシステムの修理時間を表すものとする（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）。

画像（問34）を表示できません
画像（問34ans）を表示できません
解答 イ
解説 ２つの用語をまとめます。
ＭＴＢＦ（Mean Time Between Failure）は平均故障間隔で故障と故障の間の動作していた時間。
ＭＴＴＲ（Mean Time To Repair）は平均故障時間で、実際に故障していた時間。

つまり、ＭＴＢＦは、稼動していた時間（＝故障と故障の間隔）の平均。ＭＴＴＲは、故障していた時間の平均となります。
なお、ＭＴＢＦとＭＴＴＲは交互に現れ、ＭＴＢＦ＋ＭＴＴＲ＝稼働していた時間＋故障していた時間＝全体の時間となります
問３５ システムの信頼性設計に関する記述のうち、適切なものはどれか。
ア フェールセーフとは、ユーザの誤操作によってシステムがダウンしてしまうことのないように、単純なミスを発生させないようにする設計方法である。
イ フェールソフトとは、故障が発生した場合でも機能を縮退させることなく稼動を継続する概念である。
ウ フォールトアボイダンスとは、システム構成要素の個々の品質を高めて故障が発生しないようにする概念である。
エ フォールトトレランスとは、故障が生じてもシステムに重大な影響が出ないように、あらかじめ定められた安全状態にシステムを固定し、全体として安全が維持されるような設計方法である。
解答 ウ
解説 重要な高信頼システム設計法についてまとめておきます。

フォールトトレラント：障害時に全体が停止するということなく、動作し続けるようなシステムを設計すること。
フォールトアボイダンス：システムの構成要素の信頼性を高め, 元から故障が極力発生しないように設計すること。
フォールトマスキング：障害が発生したときに、その部分を他の機器から隠蔽したり、自律回復するように設計すること。
フェールセーフ：障害が発生した場合、常に安全側に制御・停止すること。
フェールソフト：障害が発生した場合、故障した個所を切り離すなどして、稼動を続けること。
フェールオーバ：障害が発生した場合、ユーザに切り替えを意識させないように、別のシステムに引き継がせること。
フールプルーフ：ユーザが誤った操作をした場合、危険に晒されることがないように、事前に安全策を行うこと。
問３６ 一つのグローバルＩＰアドレスを使って複数のホストが同時にインターネットにアクセスできるようにする仕組みを何と呼ぶか。
ア ＤＨＣＰ
イ ＩＰマルチキャスト
ウ ＮＡＰＴ
エ ＶＰＮ
解答 ウ
解説 それぞれの用語をまとめます。

ＤＨＣＰ（Dynamic Host Configuration Protocol）：動的にＩＰアドレスを割り振るや設定を行うプロトコル。
ＩＰマルチキャスト：複数の相手に同じデータを送信することです。（全員ではありません。特定のグループなどで利用されます）
ＮＡＰＴ（ Network Address Port Translation）：ＩＰとポート番号をを組み合わせて、１つのグローバルＩＰアドレスと複数のプライベートＩＰアドレスを相互変換する。ＩＰマスカレードと呼ばれることもある。
ＶＰＮ（Virtual Private Network）： 通信経路を暗号化して、仮想的に専用回線で接続されている状態を作り出すこと。
問３７ メタデータを説明したものはどれか。
ア 集合をメンバ（インスタンス）として扱う“べき集合”
イ 属性がもつことのできる値の範囲
ウ データ管理者が管理し、ＤＢＭＳには登録しない情報
エ データの定義情報を記述したデータ
解答 エ
解説 メタデータは、データに関するデータのようなもので、抽象度の高いデータです。（変更日や所有者など）
問３８ リポジトリのチェックイン、チェックアウトを説明したものはどれか。
ア セントラルリポジトリから分散リポジトリへのデータのコピーをチェックアウト、分散リポジトリによるセントラルリポジトリのデータの更新をチェックインと呼ぶ。
イ リポジトリシステムからのクロスリファレンスの出力をチェックアウト、クロスリファレンスによるデータの修正をチェックインと呼ぶ。
ウ リポジトリシステム内のデータの整合性チェックを、データ登録時に実施することをチェックイン、データ登録後に実施することをチェックアウトと呼ぶ。
エ リポジトリシステムのバックアップ取得操作をチェックアウト、バックアップからのリカバリ操作をチェックインと呼ぶ。
解答 ア
解説 リポジトリとは、貯蔵庫・倉庫などの意味があり、ファイルやフォルダの一元管理を行うことができる空間のことです。（バージョン管理ソフトウェアなどを使う場合が多いです）これにより、開発効率が向上するなどがあります。代表的なフリーソフトにMercurialやSubversionがあります。

中央のリポジトリ空間から自分のリポジトリ空間へデータを持ってくることをチェックアウト、自分のリポジトリ空間から中央のリポジトリ空間にデータをアップデートすることをチェックインといいます。
問３９ 目的プログラムの実行時間を短くするためにコンパイラが行う最適化方法として、適切なものはどれか。
ア 繰返し回数の多いループは、繰返し回数がより少ないループを複数回繰り返すように変形する。例えば、１０，０００回実行されるループは、１００回実行されるループを１００回繰り返すようにする。
イ 算術式の中で、加算でも乗算でも同じ結果が得られる演算は乗算で行うように変更する。例えば、“Ｘ＋Ｘ”は“２＊Ｘ”で置き換える。
ウ 定数が格納される変数を追跡し、途中で値が変更されないことが確認できれば、その変数を定数で置き換える。
エ プログラム中の２か所以上で同じ処理を行っている場合は、それらをサブルーチン化し、元のプログラムのそれらの部分をサブルーチン呼出しで置き換える。
解答 ウ
解説 コンパイラによる最適化は、プログラム言語で冗長なものを削除したり、実行速度やメモリ容量などが少なくなるようにコンパイルするものです。代表的な技術を以下にまとめます。

関数のインライン展開：関数の呼び出し部分を、その場に展開する
例：
ｆｕｎｃ１（）｛
　ｐｒｉｎｔ（１＋１）；
　ｆｕｎｃ２（）；
｝
ｆｕｎｃ２（）｛
　ｐｒｉｎｔ（２＋２）；
｝
という二つの関数があるときに、ｆｕｎｃ１からｆｕｎｃ２に呼び出すのではなく、ｆｕｎｃ２の内容をｆｕｎｃ１にそのまま展開する。
ｆｕｎｃ１（）｛
　ｐｒｉｎｔ（１＋１）；
　ｐｒｉｎｔ（２＋２）；
｝
ジャンプがなくなるので、高速化にはなりますが、オブジェクトファイルのサイズは大きくなります。



定数の畳み込み：定数や値の変わらない変数などを先に計算しておき、高速化する
例：
ａ＝１０＊２０＋３０
という式がある場合に、右式を計算してしまう。
ａ＝２３０
これにより、計算時間と変数領域を減らし、オブジェクトサイズを減らすことができます。



ループ内不変式の移動：ループのないで値が変わらないようなものをループの外へ出す。
例：
ｎ＝１
ｗｈｉｌｅ（ｎ＜３）｛
ａ＝１０＋２０；
ｎ＝ｎ＋１；
｝
このとき、ａは同じ値にも係らず何度も計算されるのので、ループの外へ出す。
ｎ＝１
ａ＝１０＋２０；
ｗｈｉｌｅ（ｎ＜３）｛
ｎ＝ｎ＋１；
｝
これにより、計算速度が向上しますが、オブジェクトサイズは変わりません。



ループのアンロール：ループを展開し、順次処理にする
例：
ｎ＝０
ｗｈｉｌｅ（ｎ＜３）｛
ａ［ｎ］＝ｂ［ｎ］＋１
｝
という場合に、
ａ［０］＝ｂ［０］＋１
ａ［１］＝ｂ［１］＋１
ａ［２］＝ｂ［２］＋１
のような順次処理に展開する。これにより条件の評価とジャンプを消すことができるが、オブジェクトサイズは増える
問４０ ＤＨＴＭＬ（Dynamic HTML）は動的なＷｅｂコンテンツを開発するために、ＨＴＭＬを拡張したものである。追加された要素として、適切なものはどれか。
ア ＣＧＩ，ＤＯＭ，ＸＳＬ
イ ＤＯＭ，スクリプト，スタイルシート
ウ Ｊａｖａ，ＸＭＬ，スタイルシート
エ ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ，アプレット、サーブレット
解答 イ
解説 それぞれの用語を以下にまとめます。

ＣＧＩ（Common Gateway Interface）：Ｗｅｂサーバがプログラムを起動して動的に表示内容を生成する仕組み
ＤＯＭ（Document Object Model）：ＨＴＭＬ文書等を動的に書き換えるために、アプリケーションから利用するためのＡＰＩ
ＸＳＬ（Extensible Stylesheet Language）：ＸＭＬなどのスタイルを変更するための言語
スクリプト：アプリケーションの制御を行う簡易的なプログラム
スタイルシート：ＨＴＭＬなどのスタイルを変更するための言語
Ｊａｖａ：代表的なオブジェクト指向のプログラム言語
ＸＭＬ（eXtensible Markup Language）：マークアップ言語の一種でタグで要素を区切って記述する。ユーザ自身が独自にタグを作ることができるという特徴がある。
ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ：ｗｅｂ上で用いられるスクリプト言語（プログラム言語のJavaとは互換性がなく、基本的に別物）
アプレット：サーバからクライアントにダウンロードして動作するＪａｖａのプログラム
サーブレット：サーバ上で動作するものをＪａｖａのプログラム