応用情報処理技術者試験の対策サイトです。 応用情報処理技術者試験の午前問題を中心とした基礎用語の解説を中心に掲載します。書き始めたばかりなので、内容はまだまだ不十分です。
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3.コンピュータ > 3.7 システムの評価指標

■H29秋
問13 MTBFを長くするよりも,MTTRを短くするのに役立つものはどれか。
ア エラーログ取得機能     イ 記憶装置のビット誤り訂正機能
ウ 命令再試行機能       エ 予防保守
【正解】ア
エラーログを分析すれば、故障の原因がよくわかり、復旧を早めることができます。
それ以外の選択肢はMTBFです。特に予防保守をすることで、故障する確率を減らすことができます。

■H29春
問15 図に示す二つの装置から構成される並列システムの稼働率は幾らか。ここで,どちらか一つの装置が稼働していればシステムとして稼働しているとみなし,装置A,Bとも,MTBFは450時間,MTTRは50時間とする。
問15
ア 0.81     イ 0.90     ウ 0.96     エ 0.99
【正解】エ

■H28秋
問14 あるシステムにおいて,MTBFとMTTRがともに1.5倍になったとき,アベイラビリティ(稼働率)は何倍になるか。
28-問14
【正解】エ

■H27秋
問15 MTBFが x 時間,MTTRが y 行時間のシステムがある。使用条件が変わっだので,MTBF,MTTRがともに従来の1.5倍になった。新しい使用条件での稼働率はどうなるか。
ア x,yの値によって変化するが,従来の稼働率よりは大きい値になる。
イ 従来の稼働率と同じ値である。
ウ 従来の稼働率の1.5倍になる。
エ 従来の稼働率の2/3倍になる。
【正解】イ

■H27春
問15 ノードN1とノードN2で通信を行うデータ伝送網がある。図のようにN12間にノードNを入れてA案,B案で伝送網を構成したとき,システム全体の稼働率の比較として適切なものはどれか。ここで,各ノート間の経路(パス)の稼働率は,全て等しくρ(0<ρ<1)であるものとする。また,各ノートは故障しないものとする。
H27h-問15

ア A案,B案の稼働率の大小関係は,ρの値によって変化する。
イ A案,B案の稼働率は等しい。
ウ A案の方が,B案よりも稼働率が高い。
エ B案の方が,A案よりも稼働率が高い。
【正解】エ

■H26秋
問14 2台のプリンタがあり,それぞれの稼働率が0.7と0.6である。この2台のいずれか一方が稼働していて,他方が故障している確率は幾らか。ここで,2台のプリンタの稼働状態は独立であり,プリンタ以外の要因は考慮しないものとする。
ア 0.18     イ 0.28     ウ 0.42     エ 0.46
【正解】エ

■H26春
問13 キャパシティプランニングで行うことはどれか。
ア コンピュータシステムで,操作ミスや設計上の不具合などによる障害が発生することをあらかじめ想定し,被害が最小限になるように対策を検討する。
イ コンピュータシステムに効率よく投資するために,性能,経済性及び拡張性を考えてシステムの構成を決定する。
ウ コンピュータシステムのデータを適切に保護する観点から,誰にデータのアクセスを許可するか,データを暗号化して格納するか否かなどを決める。
エ コンピュータシステムを複数台の機器で構成し,機器のうちの1台が故障しても処理を続行したままで修理や故障した機器の交換ができるようにする。
【正解】イ

問15 システムの信頼性指標に関する記述のうち,適切なものはどれか。
ア MTBFとMTTRは,稼働率が0.5のときに等しくなる。
イ MTBFは,システムが故障してから復旧するまでの平均時間を示す。
ウ MTTRは,MTBFに稼働率を掛けると求めることができる。
エ MTTRは,システムに発生する故障と故障の間隔の平均時間を示す。
【正解】ア

■H25秋
問17 稼働率がa (0 < a < 1)の装置三つを用いて図のようにシステムを設計するとき,システムの稼働率が装置単体の稼働率を上回るものはどれか。ここで,並列に接続されている部分は,いずれかの経路が稼働していればシステムは稼働しているものとする。
H25a-問17
ア AとB  イ AとC
ウ BとC  エ 全て
【正解】イ

■H25春
問16 3台の装置X〜Zを接続したシステムA,Bの稼働率について,適切なものはどれか。ここで,3台の装置の稼働率は,いずれも0より大きく1より小さいものとする。
H25h-問16
ア 各装置の稼働率の値によって,AとBの稼働率のどちらが高いかは変化する。
イ 常にAとBの稼働率は等しい。
ウ 常にAの稼働率が高い。
エ 常にBの稼働率が高い。
【正解】エ

■H29秋問14 (H27秋 問13も同じ)
次のシステムにおいて,ピーク時間帯のCPU使用率は何%か。ここで,トランザクションはレコードアクセス処理と計算処理から成り,レコードアクセスはCPU処理だけでI/Oは発生せず,OSのオーバヘッドは考慮しないものとする。また,1日のうち発生するトランザクション数が最大になる1時間をピーク時間帯と定義する。

〔システムの概要〕
(1)CPU数:1個
(2)1日に発生する平均トランザクション数:54,000件
(3)1日のピーク時間帯におけるトランザクション数の割合:20%
(4)1トランザクション当たりの平均レコードアクセス数:100レコード
(5)1レコードアクセスに必要な平均CPU時間:1ミリ秒
(6)1トランザクション当たりの計算処理に必要な平均CPU時間:100 ミリ秒
ア 20     イ 30     ウ 50     エ 60
【正解】エ

問15 ジョブの多重度が1で,到着順にジョブが実行されるシステムにおいて,表に示す状態のジョブA〜Cを処理するとき,ジョブCが到着してから実行が終了するまでのターンアラウンドタイムは何秒か。ここで,OSのオーバヘッドは考慮しないものとする。
H29a-問15
ア 11     イ 12     ウ 13     エ 14
【正解】ア

■H29春
問13 CPUと磁気ディスク装置で構成されるシステムで,表に示すジョブA,Bを実行する。この二つのジョブが実行を終了するまでのCPUの使用率と磁気ディスク装置の使用率との組合せのうち,適切なものはどれか。ここで,ジョブA,Bはシステムの動作開始時点ではいずれも実行可能状態にあり,A,Bの順で実行される。 CPU及び磁気ディスク装置は,ともに一つの要求だけを発生順に処理する。ジョブA,Bとも,CPUの処理を終了した後,磁気ディスク装置の処理を実行する。
H29h-問13
【正解】イ
aa 
CPU、ディスクはそれぞれ1つしかないので、順番に使用します。全体としては、上記のような図になります。
全体で25秒ですから、CPUの使用率は、(3+12)÷25=0.6 ディスク使用率は、(7+10)÷25=0.68 です。

問14 コンピュータシステムの性能評価法の一つであるモニタリングの説明として,適切なものはどれか。
ア 各プログラムの実行状態や資源の利用状況を測定し,システムの構成や応答性能を改善するためのデータを得る。
イ システムの各構成要素に関するカタログ性能データを収集し,それらのデータからシステム全体の性能を算出する。
ウ 典型的なプログラムを実行し,入出力や制御プログラムを含めたシステムの総合的な処理性能を測定する。
エ 命令を分類し,それぞれの使用頻度を重みとした加重平均によって全命令の平均実行速度を求める。
【正解】ア

■H27春 問13 (H25秋問15も同じ)
1件のデータを処理する際に,読取りには40ミリ秒,CPU処理には30ミリ秒,書込みには50ミリ秒掛かるプログラムがある。このプログラムで,n件目の書込みと並行してn+1件目のCPU処理とn+2件目の読取りを実行すると,1分当たりの最大データ処理件数は幾つか。ここで,OSのオーバヘッドは考慮しないものとする。
ア 500     イ 666     ウ 750     エ 1,200
【正解】エ


■H26秋
問13 次の条件で運転するクライアントサーバシステムにおいて,ネットワークに必要な転送速度は,最低何ビット/秒か。

〔条件〕
(1)トランザクション1件の平均的な処理は,CPU命令300万ステップとデータ入出力40回で構成され,ネットワークで転送されるデータは送受信それぞれ1,000バイトである。
(2)サーバでのCPU命令1ステップの平均実行時間は300ナノ秒である。
(3)データ入出力は1回平均20ミリ秒で処理されている。
(4)1バイトは8ビットとする。
(5)クライアントにおけるデータの送信開始から受信完了までに許容される時間は2.5秒である。
(6)サーバは1CPU,1コアで構成されている。
(7)待ち時間及びその他のオーバヘッドは考慮しない。
ア 10,000     イ 16,000     ウ 20,000     エ 25,000
【正解】ウ

■H26春
問14 あるクライアントサーバシステムにおいて,クライアントから要求された1件の検索を処理するために,サーバで平均100万命令が実行される。1件の検索につき,ネットワーク内で転送されるデータは平均2×105バイトである。このサーバの性能は100 MIPSであり,ネットワークの転送速度は8×107ビット/秒である。このシステムにおいて,1秒間に処理できる検索要求は何件か。ここで,処理できる件数は,サーバとネットワークの処理能力だけで決まるものとする。また,1バイトは8ビットとする。
ア 50     イ 100     ウ 200     エ 400
【正解】ア

問15 オンライントランザクション処理システムにおいて, 1分当たりの平均トランザクション数が1,200件であり, 1件のトランザクション処理で100万命令を実行する場合,  CPU性能が100 MIPS のコンピュータを使用したときのCPUの平均利用率は何%か。
ア 5
イ 10
ウ 15
エ 20
正解は、エです。

問14 コンピュータシステムの性能評価法の一つであるモニタリングの説明として,適切なものはどれか。

ア 各プログラムの実行状態や資源の利用状況を測定し,システムの構成や応答性能を改善するためのデータを得る。
イ システムの各構成要素に関するカタログ性能データを収集し,それらのデータからシステム全体の性能を算出する。
ウ 典型的なプログラムを実行し,入出力や制御プログラムを含めたシステムの総合的な処理性能を測定する。
エ 命令を分類し,それぞれの使用頻度を重みとした加重平均によって全命令の平均実行速度を求める。
正解は、アです。

応用情報技術者試験のシラバスでは、「システムの評価指標」に関して、以下の記載があります。
(1)システムの性能特性と評価
システムの性能指標
システムの性能を評価する際の評価項目の種類や特徴,その指標を理解する。

用語例 レスポンスタイム(応答時間),スループット,ベンチマーク,システムモニタ,TPC,SPEC(Standard Performance Evaluation Corporation),SPECint,SPECfp,モニタリング,ギブソンミックス

キャパシティプランニング
キャパシティプランニングの目的,考え方,システムに求められる処理の種類,量,処理時間などを検討し,性能要件からサーバやストレージなどの性能諸元を見積り,システムの性能を継続的に把握,評価するという手順を理解する。

用語例 負荷,サイジング,スケールアウト,スケールアップ,容量・能力管理,システムパラメータ,プロビジョニング

(2)システムの信頼性特性と評価
RASIS
システムを評価する際の評価項目となるReliability(信頼性),Availability(可用性),Serviceability(保守性),Integrity(完全性),Security(安全性)とその指標を理解する。

信頼性指標と信頼性計算
MTBF,MTTR,稼働率などシステムの信頼性を評価する際の評価項目とその指標,並列システム,直列システムの稼働率の計算方法を理解する。

用語例 バスタブ曲線

(3)システムの経済性の評価
システムの経済性に関する評価の考え方,評価項目,指標,評価の対象と具体的な方法や,初期コスト(イニシャルコスト)やTCO による評価を理解する。また,初期コスト,運用コスト(ランニングコスト)に含まれる費用,直接コストと間接コストの区別などを理解する。

1. システムの性能
性能を評価する指標には、例えば以下があります。
.好襦璽廛奪
 単位時間あたりの処理量
 ・過去問(H24春AP午前問18)では、「スループットの説明」として,「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」とあります。

▲譽好櫂鵐好織ぅ(応答時間)
http://sm.seeeko.com/archives/65793290.html

(2) システムの信頼性
/頼性を評価する指標には、以下があります。
a)稼働率
b)MTBF(平均故障間動作時間)
c)MTTR(平均修復時間)
これらの用語に関しては、以下に整理しています。
http://sm.seeeko.com/archives/52732873.html

⊃頼性の向上
用語はたくさんあり、以下に整理しています。
http://sm.seeeko.com/archives/65869053.html
ただ、全部を覚える必要はなく、フェールセーフ,フォールトトレラント,フールプルーフあたりを理解しましょう。

(3) システムの経済性
初期コスト,運用コスト,TCO(Total Cost of Ownership)という言葉を理解しましょう。
http://sm.seeeko.com/archives/65869054.html

システムを作り、運用するにはお金がかかります。
特に経営者は「お金」が重要な物差しの一つですから、きちんと管理する必要があります。
用語としては、初期コスト、運用コスト(月額費用)、TCOを理解しましょう。

1.初期コスト
サーバ、ネットワーク機器、ソフトウェアのライセンス費用、工事などです。

2.運用コスト
機器やソフトウェアの保守費用,インターネットや電話などの通信費,消耗品代,電気代などがあります。

3.TCO(Total Cost of Ownership)
 過去問(H23年秋AP午前問56)では,TCOの説明として,「ハードウェア及びソフトウェアの導入から運用管理までを含んだコスト」と述べられています。TCOはトータルコスト(Total Cost )とありますように、初期コストだけでなく、運用コストも含んだ概念です。従来であれば,外部に支払うキャッシュアウト費用だけが注目されていました。しかし,管理がしにくい費用もきちんと把握しようというのがTCOの概念です。
 たとえば,システムを外注してデータセンターに設置すると高いから,社内で実施するとします。しかし,社員がシステムを構築するのも給料という形での人件費が発生しています。また,社内のスペース代,光熱費などもかかります。
 社内の人員で運用する場合には,費用は明確化しにくいものです。ですが、情報システムにかかる費用は,初期費用よりも運用にお金がかかります。コスト管理の観点からはTCOをきちんと管理するのは当然のことでしょう。

過去問(H27秋ST午前2)を見てみましょう。
問2 TCOの算定に当たって,適切なものはどれか。
ア エンドユーザコンピューテイングにおける利用部門の運用費用は考慮しない。
イ システム監査における監査対象データの収集費用や管理費用は考慮しない。
ウ システム障害の発生などによって,その障害とは直接関係のない仕入先企業が被るおそれがある,将来的な損失額も考慮する。
エ 利用部門におけるシステム利用に起因する,埋没原価などの見えない費用も考慮する。
正解はエです。ウのように、実際に発生していない費用までを考慮する必要はありませんが、アやイのような費用も考慮するのがTCOです。

過去問(H25春AP午前問57)を見てみましょう。
問57 新システムの開発を計画している。このシステムのTCOは何千円か。ここでシステムは開発された後,3年間使用されるものとする。
zaimu

ア 40,500  イ 90,000  ウ 95,000  エ 135,500

RASやRASISという言葉があります。RASはReliability(信頼性),Availability(可用性),Serviceability(保守性)の三つの頭文字を取ったものです。RASISは、これに、Integrity(完全性)とSecurity(機密性)を加えたものです。ここでは、RASに関連する用語を整理します。

MTBF(Mean Time Between Failure)
 平均故障間隔のこと。meanは平均値を意味するので,直訳すると「故障と故障の間の平均時間」となります。これを言い換えると「故障していない時間」となり,稼働時間とも同義になります。

MTTR(Mean Time To Repair)
 平均修復時間のこと。直訳すると,「修復のための平均時間」となります。これを言い換えると「修理している時間」となり,故障時間とも同義になります。

稼働率
 稼働率=MTBF÷(MTBF+MTTR)で表されます。稼働率という言葉のとおり,システムがどれだけ稼働しているかの割合です。

げ塚兩(Availability)
可用性は「システムをどれだけ利用できるか」を表します。可用性を表す代表的な指標が稼働率です。例えば,システムの稼働率99%であれば,100時間利用して1時間が停止している状態です。留意点として,実際に重要なのは,定められたサービス提供時間内における稼働率です。サービス提供時間外にシステムが停止していても業務に影響がないので,稼働率の計算からは除くべきです。

過去問(H22NW午前1)を解いてみましょう。
問21 サービス提供の時間帯を7:00〜19:00としているシステムにおいて,16:00にシステム故障が発生し,サービスが停止した。修理は21:00までかかり,当日中にサービスは再開されなかった。この日の可用性は何%か。

可用性は、システムの稼働率です。本来は7:00〜19:00の12時間の稼働時間があるべき姿です。それに対し、16:00以降19:00までの3時間は利用できていません。
実際の稼働時間は9時間です。よって、可用性は9÷12=75%です。


信頼性(Reliability)
可用性と信頼性の違いを述べてください。
情報処理試験_午前 

どちらも”稼働率”ですから、同じではないのでしょうか




可用性と信頼性を混同しがちですが,明確に分けて理解すべきです。
信頼性は,「システムがどれだけ故障に強いか」を表します。どちらも同じことを言っているようですが,信頼性は“故障”の視点での用語に対し,可用性は“利用可能”の視点での用語です。信頼性を表す代表的な指標はMTBF(平均故障間隔)です。例えば,MTBFが8,000時間であれば,平均8,000時間は故障なく利用できます。

また,信頼性を高めることと可用性を高めることは一致する場合もあれば,そうでない場合もあります。例えば,障害が発生しないように日常点検や予防保全を行うと,信頼性が高まると同時に可用性も高まりませんす。しかし,システムを二重化する対策は,1台1台の機器の故障率を下げるわけではありません。個々の信頼性には変化はありませんが,システム全体の可用性を高めることになります。

 故障率
故障率とは,時間当たりの故障回数を表します。計算式は,1÷MTBFによって求められます。注意すべきは,故障率=1÷(MTTR+MTBF)ではないことです。
例を挙げます。100時間の間に5回故障するとします。1回の故障修理時間を1時間とします。すると,MTTR=1時間,でMTBF=19時間となります。
ここで,故障率=1÷(MTTR+MTBF)=1÷(1+19) =0.05としてよいでしょうか。稼働していない間(つまり故障している間)は故障しないのが当たり前です。よって,故障率の計算に故障時間であるMTTRを含めません。故障率=1÷MTBF=1÷19=0.052となります。

過去問(H19春SM午前12)を解いてみましょう。

-----------
問12 システムの稼働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(=l,2,…。n)。
aaa
-------------------
MTTRは簡単だと思います。修理時間の平均を求めるので、r1からrnの平均値を求めます。
では、MTBFはどうでしょう。
6d1e1c71 

MTBFを直訳すると「故障と故障の間の平均時間」ですよね。
図を見ると、ri+ti の間隔で故障していますから、
MTBF=(r1+t1)から(rn+tn)の平均値だと思います。


ここがよく間違えるところですので、注意しましょう。
故障と故障の間は正しいのですが、修理している時間は含まれません。稼働している時間においての、故障間隔です。ですから、以下の式です。

MTBF=t1からtnの平均値

この問題の正解は、イです。

読み方:スペックイント

SPEC(Standard Performance Evaluation Corporation)・・・ベンチマークテストの団体

int(Integer)・・・整数演算

※SPECfpもある。
fp(Floating Poing)・・・浮動小数点演算

性能を表す指標として使われる。


■平成16年 午前 問9
ベンチマークテスト SPECint で示される評価値はどれか
[解答]
基準マシンと比較した処理時間の相対値


 

ベンチマークとは、性能管理における「基準点」のことである。
なぜベンチマークが必要かというと、ハード的な仕様だけでは、そのスペックの優劣がわからないからである。たとえば、A社のチップとB社のチップの仕様上のスペックは同じだが、実際の速度はどうなのか?

午前問題に関連する問題があるので、それを参考に解説する。

[午前] 平成17年度 問8
客観的な性能評価を行う目的で設定された指標又はベンチマークのうち、端末、ネットワーク、ソフトウェアなども含んだ、システム全体としての性能を評価するものはどれか。

ア Dhrystone/MIPS
イ Lipack
ウ SPECint/SPECfp
エ TPC-C

正解はエです。

Dhrystone(ドライストーン) 整数演算のベンチマークの一つ

Linpak(リンパック)
 浮動小数点演算のベンチマーク

SPECint/SPECfp
以下を参照ください。
http://sm.seeeko.com/archives/53568450.html

TPC
TはTransactionを意味し、プロセッサというよりはトランザクション(業務に近い)
の性能のベンチマークを提供する。

光秀普通わかりますぞ。
シンプルな例で考えればいいのですな。

[例]
100時間に5回故障する。1回の故障修理時間を1時間とする。
MTTR、MTBFを求めてみる。
MTTR=1時間
MTBF=19時間

故障率は、5/100(回/時間)=1/(1+19)なので
式で表すと、故障率=1/(MTTR+MTBF)
ですね。

殿考え事

 

光秀、いつから故障率になったのか?
故障発生率を求めよと言っておるのじゃ。

稼動していない間(つまり故障している間)は故障しないのが当たり前であろう。
おぬしの計算だと、故障修理時間も計算に入れている。ここははずすべきだね。

式で表すと、故障率=1/MTBF

H20SM午前 問12も参照してほしい。

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