応用情報技術者試験　第2回

問21

アクティブ－スタンバイ構成のシステムにおいて、MTBF（平均故障間隔）が99時間、MTTR（平均修復時間）が10時間、フェールオーバー時間が2時間である。二重障害が発生しないと仮定した場合、このシステムの稼働率として最も適切なものはどれか。

1. 0.9
2. 0.92
3. 0.95
4. 0.98

解説

■【設問の意図】 アクティブ－スタンバイ構成におけるシステムの稼働率計算の理解度を問う。 ■【正解の理由】 アクティブ－スタンバイ構成で二重障害が発生しない場合、サービス停止時間はフェールオーバー時間となる。したがって、稼働率は MTBF / (MTBF + フェールオーバー時間) = 99 / (99 + 2) = 99 / 101 ≈ 0.98 となる。 ■【初心者が迷う理由】 単一システムの稼働率計算式にMTTRをそのまま適用してしまい、フェールオーバー時間を考慮しないため。 ■【本番での判断フロー】 1. アクティブ－スタンバイ構成と二重障害なしの条件を確認する。 2. この場合、サービス停止時間はフェールオーバー時間と見なせることを思い出す。 3. 稼働率 = MTBF / (MTBF + フェールオーバー時間) の式に数値を代入して計算する。

問22

NoSQLデータベースの特性であるBASE特性に関する記述として、適切なものはどれか。

1. データの更新結果は、システム全体に即座に反映され、常に一貫性が保たれる。
2. データの更新結果は、最終的にはシステム全体に反映されるが、一時的に不整合な状態になることがある。
3. トランザクションは、原子性、一貫性、独立性、永続性の4つの特性を保証する。（正解）
4. データの整合性を最優先し、可用性や分断耐性よりも重要視される。

解説

■【設問の意図】 NoSQLデータベースの主要な特性であるBASE特性の理解度を評価する。 ■【正解の理由】 BASE特性は結果整合性（Eventually Consistent）を重視し、データ更新が最終的に反映されるが、一時的な不整合を許容する。選択肢2がこの特性を正確に表している。 ■【初心者が迷う理由】 リレーショナルデータベースのACID特性と混同し、即時の一貫性を保証する選択肢を選びがちである。 ■【本番での判断フロー】 1. BASE特性がACID特性と対比される概念であることを確認する。 2. BASEの"E"が「結果整合性」を意味し、即時の一貫性を保証しないことを思い出す。

問23

アクティブ－スタンバイ構成システムにおいて、MTBFが99時間、MTTRが10時間、フェールオーバー時間が2時間である。二重障害が発生しない場合のこのシステムの稼働率として、最も適切なものはどれか。

1. 0.89
2. 0.91
3. 0.98
4. 0.99（正解）

解説

■【設問の意図】 アクティブ－スタンバイ構成システムにおける稼働率の計算方法と、その構成がシステム全体の可用性に与える影響を理解しているかを問う。 ■【正解の理由】 アクティブ－スタンバイ構成では、現用系が故障しても待機系が引き継ぐため、システムが停止する時間は主に待機系への切り替え時間（フェールオーバー時間）となる。したがって、システムの稼働率は「MTBF / (MTBF + フェールオーバー時間)」で計算され、99時間 / (99時間 + 2時間) = 99 / 101 ≈ 0.98となる。 ■【初心者が迷う理由】 MTTR（平均修復時間）の10時間をシステムの停止時間として計算に含めてしまい、誤った稼働率を導き出すことがある。MTTRは故障したコンポーネントの修復にかかる時間であり、システム全体の停止時間とは異なる。 ■【本番での判断フロー】 1. アクティブ－スタンバイ構成であることを確認し、システム停止時間がフェールオーバー時間であることを認識する。 2. 稼働率の計算式「MTBF / (MTBF + フェールオーバー時間)」を適用する。 3. 99 / (99 + 2) を計算し、約0.98を導き出す。

問24

NoSQLデータベースの特性の一つであるBASE特性に関する記述として、適切なものはどれか。

1. トランザクションの原子性、一貫性、独立性、永続性を保証する。
2. システムは基本的に利用可能であり、データは最終的に一貫性を持つ。
3. 厳密なスキーマ定義に基づき、データの整合性を常に維持する。（正解）
4. 複数のテーブル間で複雑な結合操作を効率的に実行できる。

解説

■【設問の意図】 NoSQLデータベースの分散システムにおけるデータ管理特性であるBASE特性の理解を問う。 ■【正解の理由】 BASE特性は、Basically Available（基本的に利用可能）、Soft state（状態が変化しうる）、Eventually consistent（最終的に一貫性を持つ）の略であり、選択肢2がその内容を適切に説明している。これはACID特性とは対照的な概念である。 ■【初心者が迷う理由】 リレーショナルデータベースのACID特性と混同し、「一貫性」の解釈の違いで誤った選択肢を選びやすい。 ■【本番での判断フロー】 1. BASE特性が「Basically Available, Soft state, Eventually consistent」の略であることを想起する。 2. 各要素の意味を考慮し、ACID特性とは異なる分散システム向けの特性を記述した選択肢を選ぶ。

問25

NoSQLデータベースの特性であるBASEモデルに関する記述として、適切なものはどれか。

1. トランザクションの原子性、一貫性、独立性、永続性を保証する。
2. システムは常に利用可能であり、データは最終的に一貫性が保たれる。
3. 厳密なスキーマ定義に基づき、データの整合性を維持する。（正解）
4. データ更新は即座に全てのレプリカに反映され、常に最新の状態を保証する。

解説

■【設問の意図】 NoSQLデータベースの特性であるBASEモデルの概念を理解しているかを問う。 ■【正解の理由】 BASEモデルは、Basically Available（基本的に利用可能）、Soft state（状態は変化しうる）、Eventually consistent（最終的に一貫性がある）の頭文字であり、可用性を重視し、データの一貫性は最終的に保証される。 ■【初心者が迷う理由】 リレーショナルデータベースのACID特性と混同し、即時の一貫性や厳密な整合性を期待してしまうため。 ■【本番での判断フロー】 1. BASEが「Basically Available, Soft state, Eventually consistent」の略であることを想起する。 2. 選択肢の中から、可用性と最終的な一貫性を示す記述を選ぶ。

問26

MTBFが99時間、MTTRが10時間の機器をアクティブ－スタンバイ構成で運用する。フェールオーバーに2時間かかると仮定し、二重障害が発生しない場合のこのシステムの稼働率として、最も適切なものはどれか。

1. 0.9
2. 0.95
3. 0.98
4. 0.99（正解）

解説

■【設問の意図】 アクティブ－スタンバイ構成システムの稼働率を計算する能力を問う。 ■【正解の理由】 アクティブ－スタンバイ構成において、システムが停止するのはアクティブ系からスタンバイ系への切り替え（フェールオーバー）が行われる間である。二重障害が発生しないと仮定すると、システムの非稼働率はフェールオーバー時間とアクティブ系のMTBFの比で近似できる。非稼働率 = 2時間 / 99時間 ≈ 0.0202。したがって、稼働率は 1 - 0.0202 = 0.9798 となり、約0.98が最も適切である。 ■【初心者が迷う理由】 個々の機器のMTTRやMTBFを直接用いた複雑な計算式に囚われがちだが、システム停止の主要因がフェールオーバー時間である点を見落としやすい。 ■【本番での判断フロー】 1. アクティブ－スタンバイ構成のシステム停止要因はフェールオーバー時間と考える。 2. システムの非稼働率を「フェールオーバー時間 / アクティブ系のMTBF」で計算し、1から引く。

問27

MTBFが99時間、MTTRが10時間、フェールオーバー時間が2時間のアクティブ－スタンバイ構成システムにおいて、二重障害が発生しない場合の稼働率として、最も適切なものはどれか。

1. 0.9
2. 0.95
3. 0.98
4. 0.99（正解）

解説

■【設問の意図】 アクティブ－スタンバイ構成システムの稼働率に関する知識を問う。 ■【正解の理由】 アクティブ－スタンバイ構成は単一システムより高い稼働率を持つ。本設問の条件では、稼働率はおよそ0.98とされている。 ■【初心者が迷う理由】 単一システムの稼働率計算と混同したり、フェールオーバー時間の扱いを誤ったりすることがある。 ■【本番での判断フロー】 1. アクティブ－スタンバイ構成の特性を理解する。 2. 与えられた数値から、最も適切な稼働率を選択する。

問28

NoSQLデータベースの特性の一つであるBASEモデルに関する記述として、最も適切なものはどれか。

1. データ更新後、システム全体で即座に一貫性が保証される。
2. 可用性と分断耐性を優先し、データの一貫性は最終的に保証される。
3. トランザクションは常に原子性、一貫性、分離性、永続性を満たす。（正解）
4. 厳格なスキーマ定義に基づき、データの整合性が維持される。
5. 複数のテーブル間での複雑な結合操作が高速に実行される。

解説

■【設問の意図】 NoSQLデータベースで用いられるBASEモデルの基本的な概念、特にACID特性との違いを理解しているかを問う。 ■【正解の理由】 BASEモデルは、可用性（Basically Available）と分断耐性（Partition tolerance）を重視し、データの一貫性（Consistency）は時間とともに最終的に保証される「結果整合性（Eventual consistency）」を特徴とします。 ■【初心者が迷う理由】 リレーショナルデータベースのACID特性と混同し、即時の一貫性を期待してしまうため。 ■【本番での判断フロー】 1. BASEモデルがACIDモデルとは異なる特性を持つことを思い出す。 2. 可用性、結果整合性、ソフトステートのキーワードから選択肢2が合致すると判断する。

問29

MOSトランジスタに関する記述として、適切なものはどれか。

1. 金属と半導体との間に酸化物絶縁体を挟んだ構造をもつ半導体素子である。
2. バイポーラトランジスタの一種で、電流増幅作用を利用する。（正解）
3. PN接合を2つもち、主にスイッチング用途で用いられる。
4. 光を電気信号に変換する素子で、太陽電池などに利用される。

解説

■【設問の意図】 MOSトランジスタの基本的な構造と特徴に関する知識を問う。 ■【正解の理由】 MOSトランジスタは、金属、酸化物絶縁体、半導体から構成される電界効果トランジスタです。ゲート電圧でチャネルの導電性を制御する特徴を持ちます。 ■【初心者が迷う理由】 バイポーラトランジスタやダイオードなど、他の半導体素子の構造や特性と混同しやすい。 ■【本番での判断フロー】 1. MOSトランジスタの「MOS」がMetal-Oxide-Semiconductorの略であることを想起する。 2. その構造（金属、酸化物、半導体）を直接的に記述している選択肢が正解と判断する。

問30

NANDゲートで構成されるSRフリップフロップについて、S=1, R=1, X=0, Y=1の初期状態からSを0にして1に戻したときの出力X, Yの組合せとして、適切なものはどれか。

1. X=0, Y=0
2. X=0, Y=1
3. X=1, Y=0
4. X=1, Y=1（正解）

解説

■【設問の意図】 NANDゲートで構成されるSRフリップフロップの基本的な動作と状態遷移の理解度を評価する。 ■【正解の理由】 NANDゲートSRフリップフロップは、S=0でセット(Q=1)、R=0でリセット(Q=0)となる。S=1, R=1は状態保持。初期状態(X=0, Y=1)からSを0にするとX=1, Y=0となり、Sを1に戻してもこの状態が保持される。 ■【初心者が迷う理由】 NANDゲートとNORゲート構成のSRフリップフロップの動作の違いや、S=1, R=1が状態保持であることを混同しやすい。 ■【本番での判断フロー】 1. NANDゲートSRフリップフロップの真理値表を正確に想起する。 2. 与えられた初期状態と入力変化を順に適用し、最終出力を導く。

問31

データベースのトランザクション分離レベルに関する記述のうち、ファントムリード（幻影読み）を防ぐことができる最も厳格な分離レベルはどれか。

1. Read Uncommitted
2. Read Committed
3. Repeatable Read
4. Serializable

解説

■【設問の意図】 トランザクション分離レベルの概念と、各レベルが防ぐ並行性問題の特性を理解しているかを確認します。 ■【正解の理由】 Serializableは最も厳格な分離レベルであり、ダーティリード、ノンリピータブルリード、ファントムリードを含む全ての並行性問題を完全に防ぎます。 ■【初心者が迷う理由】 各分離レベルが防ぐ具体的な現象（ダーティリード、ノンリピータブルリード、ファントムリード）の区別が曖昧なため、混同しやすいです。 ■【本番での判断フロー】 1. ファントムリードは、ある範囲のデータを複数回読み込んだ際に、別のトランザクションによって追加されたレコードが検出される現象である。 2. この現象を防ぐには、範囲ロックなどにより、読み取り対象のデータだけでなく、その範囲への挿入も禁止する必要があるため、Serializableが適切と判断する。

問32

アクティブ－スタンバイ構成のシステムにおいて、主系サーバのMTBFが99時間、MTTRが10時間、そして主系サーバ故障時の待機系への切り替え（フェールオーバー）に2時間を要するとする。二重障害が発生しないものとした場合、このシステムの稼働率はおよそいくらか。

1. 0.9
2. 0.95
3. 0.98
4. 0.99（正解）

解説

■【設問の意図】 アクティブ－スタンバイ構成におけるシステムの稼働率計算の理解度を問う。 ■【正解の理由】 二重障害が発生しない場合、システムが停止するのはフェールオーバー時間のみです。稼働率はMTBFを(MTBF＋フェールオーバー時間)で割ることで求められます。99時間 / (99時間 + 2時間) = 99 / 101 ≈ 0.98。 ■【初心者が迷う理由】 MTTRを稼働率計算に含めてしまう誤解が生じやすいです。 ■【本番での判断フロー】 1. 「二重障害が発生しない」から、システム停止はフェールオーバー時間のみと判断。 2. 稼働率 = MTBF / (MTBF + フェールオーバー時間) の式に値を代入し計算。

問33

NoSQLデータベースが持つ特性の一つであるBASEモデルについて、最も適切に説明しているものはどれか。

1. トランザクションの原子性、一貫性、独立性、永続性を保証する。
2. 基本的に利用可能で、状態は一時的であり、最終的に一貫性が保たれる。
3. データの一貫性を最優先し、可用性や分断耐性は犠牲になる場合がある。（正解）
4. 厳密なスキーマ定義に基づき、SQLによるデータ操作を行う。

解説

■【設問の意図】 NoSQLデータベースのBASE特性に関する正確な知識を評価する。 ■【正解の理由】 BASEはBasically Available, Soft state, Eventually consistentの頭文字であり、NoSQLデータベースが持つ可用性重視、一時的な状態、最終的な一貫性という特徴を端的に表す。 ■【初心者が迷う理由】 リレーショナルデータベースのACID特性と混同し、選択肢を誤る可能性がある。 ■【本番での判断フロー】 1. NoSQLデータベースの特性を問う問題であることを認識する。 2. ACID特性との対比でBASE特性のキーワードを想起し、合致する選択肢を選ぶ。

問34

主記憶のアクセス時間が300ナノ秒、キャッシュメモリのアクセス時間が10ナノ秒のシステムがある。キャッシュメモリのヒット率が90%のとき、実効メモリアクセス時間はおよそ何ナノ秒か。

1. 10
2. 31
3. 40
4. 310（正解）

解説

■【設問の意図】 キャッシュメモリのヒット率と各アクセス時間から、実効メモリアクセス時間を計算する能力を問う。 ■【正解の理由】 実効メモリアクセス時間は「ヒット率×キャッシュ時間＋ミス率×（キャッシュ時間＋主記憶時間）」で計算される。90%×10ナノ秒＋10%×（10ナノ秒＋300ナノ秒）＝9ナノ秒＋31ナノ秒＝40ナノ秒となる。 ■【初心者が迷う理由】 ミス発生時のアクセス時間を「主記憶時間のみ」と誤解したり、計算式を混同したりすることがある。 ■【本番での判断フロー】 1. 実効メモリアクセス時間の計算式「h*Tc + (1-h)*(Tc+Tm)」を正確に思い出す。 2. 与えられた数値を式に代入し、慎重に計算する。

問35

NoSQLデータベースの特性として知られるBASE原則に関する記述のうち、最も適切なものはどれか。

1. データの更新は即座にシステム全体に反映され、常に厳密な一貫性が保証される。
2. システムは基本的に利用可能であり、データは最終的に一貫した状態になることを許容する。
3. トランザクションは原子性、一貫性、独立性、永続性というACID特性を厳密に満たす。（正解）
4. ネットワーク分断時でもデータの整合性を最優先し、可用性を犠牲にする。

解説

■【設問の意図】 NoSQLデータベースの主要な特性であるBASE原則の理解度を問う。 ■【正解の理由】 BASE原則は、Basically Available、Soft state、Eventual consistencyの頭文字であり、選択肢2がこれを正確に表している。 ■【初心者が迷う理由】 ACID特性と混同し、厳密な一貫性を求める記述を選んでしまうことがある。 ■【本番での判断フロー】 1. NoSQLとBASE原則から「結果整合性」を連想する。 2. 「基本的に利用可能」「最終的に一貫」を含む選択肢を選ぶ。

問36

あるコンピュータシステムにおいて、キャッシュメモリのアクセス時間は主記憶の1/30であり、キャッシュヒット率は95%である。このとき、実効メモリアクセス時間は主記憶のアクセス時間の何倍になるか。

1. 0.05倍
2. 0.08倍
3. 0.10倍（正解）
4. 0.15倍

解説

■【設問の意図】 キャッシュメモリのヒット率とアクセス時間から、実効メモリアクセス時間を計算する能力を問う。 ■【正解の理由】 実効メモリアクセス時間は「(ヒット率 × キャッシュアクセス時間) + (ミス率 × 主記憶アクセス時間)」で求められる。主記憶アクセス時間をTとすると、キャッシュアクセス時間はT/30、ヒット率は0.95なので、計算結果は主記憶の約0.08倍となる。 ■【初心者が迷う理由】 キャッシュアクセス時間と主記憶アクセス時間の関係を正しく式に落とし込めなかったり、ミス率の計算を忘れたりすることがある。 ■【本番での判断フロー】 1. 主記憶アクセス時間を基準(T)として、キャッシュアクセス時間をT/30と設定する。 2. 実効メモリアクセス時間の公式にヒット率(0.95)とミス率(0.05)を代入し、Tに対する比率を計算する。

問37

16ビットのダウンカウンタを初期値150に設定し、入力クロック周波数16MHzを32分周したタイマを使用する。このタイマの最初の割込み発生までの時間は何マイクロ秒か。

1. 150
2. 300
3. 450（正解）
4. 600

解説

■【設問の意図】 ハードウェアタイマーの動作原理を理解し、クロック周波数、分周比、カウンタ値から割込み発生までの時間を計算する能力を問う。 ■【正解の理由】 入力クロック16MHzを32分周すると、分周後のクロック周波数は0.5MHz（500kHz）となる。このクロックの周期は1/500kHz = 2マイクロ秒である。ダウンカウンタの初期値が150なので、最初の割込み発生までの時間は150カウント × 2マイクロ秒/カウント = 300マイクロ秒となる。 ■【初心者が迷う理由】 クロック周波数と周期の関係、分周の意味、そしてダウンカウンタの動作を混同しやすい。 ■【本番での判断フロー】 1. 分周後のクロック周波数（または周期）を計算する。 2. カウンタの初期値とクロック周期を乗算し、割込みまでの時間を求める。

問38

主記憶のアクセス時間が300ナノ秒、キャッシュメモリのアクセス時間が10ナノ秒である。キャッシュメモリのヒット率が95%のとき、実効メモリアクセス時間は何ナノ秒か。

1. 10
2. 15
3. 24.5
4. 30（正解）
5. 300

解説

■【設問の意図】 キャッシュメモリのヒット率とアクセス時間から実効メモリアクセス時間を計算する能力を問う。 ■【正解の理由】 実効メモリアクセス時間は「キャッシュアクセス時間 × ヒット率 + 主記憶アクセス時間 × (1 - ヒット率)」で求められる。与えられた値を代入すると、10ns × 0.95 + 300ns × 0.05 = 9.5ns + 15ns = 24.5nsとなる。 ■【初心者が迷う理由】 ヒット率とミス率の適用を誤ったり、計算式を正確に覚えていない場合に間違えやすい。 ■【本番での判断フロー】 1. 実効メモリアクセス時間の計算式を思い出す。 2. 与えられた数値を式に正確に代入し計算する。

問39

NoSQLデータベースの特性を示すBASE原則に関する記述として、適切なものはどれか。

1. Basically Availableは、システムが常に利用可能であることを保証するが、データの一貫性は即座には保証されないことを意味する。
2. Atomicityは、トランザクションが完全に実行されるか、全く実行されないかのいずれかであることを保証する。（正解）
3. Isolationは、複数のトランザクションが同時に実行されても、互いに影響を与えないことを保証する。
4. Durabilityは、一度コミットされたデータは、システム障害が発生しても失われないことを保証する。

解説

■【設問の意図】 NoSQLデータベースの特性であるBASE原則の構成要素と意味を理解しているかを問う問題です。 ■【正解の理由】 BASE原則のBasically Availableは、システムが常に利用可能である一方、データの一貫性は即座ではなく結果的に保証されることを意味します。選択肢1はこの特性を正確に記述しています。 ■【初心者が迷う理由】 ACID特性とBASE特性の混同や、各原則の具体的な意味の理解不足により、誤った選択肢を選びがちです。 ■【本番での判断フロー】 1. 設問が「BASE原則」を問うていることを確認し、ACID原則との違いを意識する。 2. 各選択肢がどの原則のどの要素を指すか判断し、BASE原則に合致するものを選択する。

問40

NoSQLデータベースの特性を示すBASE原則について、最も適切な説明はどれか。

1. Basically Available, Soft state, Eventual consistency
2. Basic Atomic, Strongly consistent, Exclusive lock（正解）
3. Batch processing, Analytic queries, Structured data, Extensible schema
4. Binary large objects, Asynchronous replication, Scalable architecture, Elasticity

解説

■【設問の意図】 NoSQLデータベースの特性を示すBASE原則について、その内容を理解しているかを確認する。 ■【正解の理由】 BASEは、Basically Available（基本的に利用可能）、Soft state（結果整合性）、Eventual consistency（最終的な整合性）の頭文字であり、NoSQLデータベースの分散システムにおける整合性モデルを表す。 ■【初心者が迷う理由】 ACID特性と混同したり、各用語の意味を正確に把握していない場合に誤った選択肢を選びやすい。 ■【本番での判断フロー】 1. NoSQLデータベースの特性としてBASE原則が問われていることを確認する。 2. BASEの各要素（Basically Available, Soft state, Eventual consistency）を思い出し、合致する選択肢を選ぶ。