システム構成要素（システムの評価指標）の過去問・解説【基本情報技術者試験】

【解答】ウ

【解説】

■ スループット

システムが単位時間当たりに処理できる件数や，通信回線が単位時間当たりに伝送できる実効伝送量のことをいう。スループットを上げるためには，ハードウェアの処理能力を高くすればよいが，それ以外にも，CPUの遊休時間を減らしたり，システムにかかる余分な負荷（オーバーヘッド）を減らしたりなど，その他の影響についても対応する必要がある。

※ 単位時間とは，基準となる時間の長さのことをいう。たとえば，単位時間を1秒とした場合，ある物体が単位時間当たりに10m進んだとすると，その物体の速さは10m/sになる。

【解答】ア

【解説】

■ スループット

システムが単位時間当たりに処理できる件数や，通信回線が単位時間当たりに伝送できる実効伝送量のことをいう。スループットを上げるためには，ハードウェアの処理能力を高くすればよいが，それ以外にも，CPUの遊休時間を減らしたり，システムにかかる余分な負荷（オーバーヘッド）を減らしたりなど，その他の影響についても対応する必要がある。

※ 単位時間とは，基準となる時間の長さのことをいう。たとえば，単位時間を1秒とした場合，ある物体が単位時間当たりに10m進んだとすると，その物体の速さは10m/sになる。

■ タイムスライス

マルチタスクシステムなどで，各タスクに割り当てられる時間単位のこと。

【解答】エ

【解説】

■ スループット

システムが単位時間当たりに処理できる件数や，通信回線が単位時間当たりに伝送できる実効伝送量のことをいう。スループットを上げるためには，ハードウェアの処理能力を高くすればよいが，それ以外にも，CPUの遊休時間を減らしたり，システムにかかる余分な負荷（オーバーヘッド）を減らしたりなど，その他の影響についても対応する必要がある。

※ 単位時間とは，基準となる時間の長さのことをいう。たとえば，単位時間を1秒とした場合，ある物体が単位時間当たりに10m進んだとすると，その物体の速さは10m/sになる。

スプーリングについては，下記【参考】のリンク先を参照

【解答】ウ

【解説】

■ ターンアラウンドタイム

コンピューターにジョブの投入（処理の依頼）を行ってから，結果が完全に得られるまで（出力されるまで）の時間のことをいう。

ターンアラウンドタイム

＝入力時間＋レスポンスタイム（CPU時間＋処理待ち時間）＋出力時間＋オーバーヘッド時間

※ オーバーヘッド時間とは，余分にかかる時間のことをいう。

【解答】エ

【解説】

■ オンラインリアルタイムシステムでの処理の流れ

① クライアントでの情報入力作業

② クライアントが①の情報をサーバに送信

③ サーバーが届いた情報を基に処理を行う

④ サーバーが③の結果をクライアントに送信

⑤ クライアントは届いた結果を表示する

【解答】ア

【解説】

現在のターンアラウンドタイムは，

600ミリ秒（入出力時間）＋300ミリ秒（CPU実行時間）＋100ミリ秒（その他のオーバヘッド）

＝1,000ミリ秒

である。これを，入出力時間のみの改善で，半分の500ミリ秒にするためには，入出力時間を，

500ミリ秒－300ミリ秒（CPU実行時間）－100ミリ秒（その他のオーバヘッド）

＝100ミリ秒（現在の16倍）

にする必要がある。

■ ターンアラウンドタイム

コンピューターにジョブの投入（処理の依頼）を行ってから，結果が完全に得られるまで（出力されるまで）の時間のことをいう。

ターンアラウンドタイム

＝入力時間＋レスポンスタイム（CPU時間＋処理待ち時間）＋出力時間＋オーバーヘッド時間

※ オーバーヘッド時間とは，余分にかかる時間のことをいう。

【解答】イ

【解説】

トランザクション処理能力は，

200MIPS × 0.8 ÷ 80万ステップ

＝ 200,000,000 × 0.8 ÷ 800,000

＝ 200（件／秒）

となる。

■ MIPS

MIPSとは，1秒間に実行できる命令数を100万単位で表したものである

【解答】ア

【解説】

WebサーバのTPSは，

1トランザクション ÷ 1ミリ秒 × 0.7

＝ 1 ÷ 0.001 × 0.7

＝ 700TPS

である。また，データベースサーバのTPSは，

1トランザクション ÷ (10データブロック × 0.2ミリ秒) × 0.8

＝1 ÷ 0.02 × 0.8

＝400TPS

である。よって，システム全体では，処理件数の少ないほうになるので，

400TPS

となる。

■ TPS（Transaction Per Second）

1秒間に処理できるトランザクション数

【解答】エ

【解説】

1トランザクションの処理にかかる時間は，

60万命令 ÷ 30MIPS

＝ 600,000 ÷ 30,000,000

＝ 150 ＝ 0.02秒（20ミリ秒）

である。また，ファイルアクセス（1トランザクション）にかかる時間は，

30ミリ秒 × 2回 ＝ 60ミリ秒

である。よって，1トランザクションの平均処理時間は，

20ミリ秒 ＋ 60ミリ秒 ＝ 80ミリ秒

となる。

■ MIPS

MIPSとは，1秒間に実行できる命令数を100万単位で表したものである

【解答】イ

【解説】

磁気ディスク装置1台が1秒間に入出力処理できる回数は，

1 ÷ 40ミリ秒 ＝ 25回

である。また，このオンラインリアルタイムシステムで発生する1秒間の入出力処理の回数は，

20件／秒 × 4回 ＝ 80回

である。よって，このトランザクション処理に必要な磁気ディスク装置の台数は，

80回 ÷ 25回 ＝ 3.2台 ⇒ 4台

となる。

【解答】ア

【解説】

CPU使用率が上がると，平均応答時間は急激に増える。

【解答】エ

【解説】

■ ベンチマーク

システムの性能を評価するために行うテストのことをいう。システムの使用目的に合わせて，さまざまなテスト用のプログラムを実行することにより，システムの性能を把握することができる。また，異なるシステムでテストすることにより，性能を比較することもできる。

【解答】イ

【解説】

■ ベンチマーク

システムの性能を評価するために行うテストのことをいう。システムの使用目的に合わせて，さまざまなテスト用のプログラムを実行することにより，システムの性能を把握することができる。また，異なるシステムでテストすることにより，性能を比較することもできる。

ア　モニタリング

ウ　シミュレーション

【解答】イ

【解説】

■ キャパシティプランニング

現在だけでなく将来予測される水準にも対応できるように，システム構成を計画することをいう。

● キャパシティプランニング実施の流れ

①　現行システムの測定を行い処理能力を把握する

②　将来予測される端末や利用者の増加数などを予測する

③　②の見積もりから，システムの限界時期を予測する

④　サーバーの台数やCPUの性能，ストレージの容量などを見積もる

⑤　作成した案の評価，見直しを行う

【解答】ウ

【解説】

■ キャパシティプランニング

現在だけでなく将来予測される水準にも対応できるように，システム構成を計画することをいう。

● キャパシティプランニング実施の流れ

①　現行システムの測定を行い処理能力を把握する

②　将来予測される端末や利用者の増加数などを予測する

③　②の見積もりから，システムの限界時期を予測する

④　サーバーの台数やCPUの性能，ストレージの容量などを見積もる

⑤　作成した案の評価，見直しを行う

【解答】エ

【解説】

ア　調査項目b

イ　調査項目a

ウ　調査項目d

【解答】ウ

【解説】

まず，ジョブについては，1分間に，

3（件）÷ 20（分）＝ 320（件／分）

のジョブを実行できるが，ジョブの発生件数は，1分間に，

15（件／分）

なので，

ジョブの実行件数（320件／分） ＜ ジョブの発生件数（15＝420件／分）

となり，実行待ちのジョブが増えることがわかる。

一方，印刷については，1分間に，

2（件）÷ 15（分）＝ 215（件／分）

の印刷を実行できるが，印刷の発生件数（印刷はジョブの終了後に行われるので）は，

320（件／分）

なので，

印刷の実行件数（215＝860件／分） ＜ 印刷の発生件数（320＝960件／分）

となり，印刷待ちのジョブが増えることがわかる。

【解答】ア

【解説】

■ スケールアップ

サーバーのハードウェアを高性能なものにする（個々のサーバーの性能を高める）方法をいう。

• 高性能なCPUを搭載する
• 大容量メモリを搭載する

※ 並列分散処理が困難なシステムに適している

■ スケールアウト

サーバーの台数を増やして性能を高める方法をいう。

• Webサーバーの台数を増やす

※ 分散処理が可能なシステムに適している

※ 障害発生時には，障害箇所を切り離すことにより稼働を継続できる（フォールバック（縮退運転））

イ　クラウドコンピューティング

ウ　スケールアップ

【解答】イ

【解説】

■ スケールアップ

サーバーのハードウェアを高性能なものにする（個々のサーバーの性能を高める）方法をいう。

• 高性能なCPUを搭載する
• 大容量メモリを搭載する

※ 並列分散処理が困難なシステムに適している

■ スケールアウト

サーバーの台数を増やして性能を高める方法をいう。

• Webサーバーの台数を増やす

※ 分散処理が可能なシステムに適している

※ 障害発生時には，障害箇所を切り離すことにより稼働を継続できる（フォールバック（縮退運転））

【解答】ウ

【解説】

■ バスタブ曲線（故障率曲線）

システムの故障率と使用時間の関係は，下図のように（バスタブのような形に）なるといわれている。

ア，イ　偶発故障期間の対策

エ　摩耗故障期間の対策

【解答】ア

【解説】

■ バスタブ曲線（故障率曲線）

システムの故障率と使用時間の関係は，下図のように（バスタブのような形に）なるといわれている。

イ　初期故障が多いので，信頼性を比較する目的では測定できない

エ　老朽化に伴う故障が多いので，信頼性を比較する目的では測定できない

【解答】ア

【解説】

可用性を表す指標は稼働率なので，

稼働率 ＝ MTBFMTBF＋MTTR

となる。

【解答】イ

【解説】

信頼性を表す指標は，MTBF（平均故障間隔）なので，

MTBF ＝（t₁ ＋ t₂ ＋ … ＋ t_n）÷ n ＝ T

となる。また，可用性を表す指標は稼働率なので，MTTR ＝（s₁ ＋ s₂ ＋ … ＋ s_n）÷ n ＝ S より，

稼働率 ＝ MTBFMTBF＋MTTR ＝ TT ＋ S

となる。

【解答】エ

【解説】

■ MTBF（Mean Time Between Failure；平均故障間隔）

MTBFの値が大きいほど信頼性が高く（故障しにくく）なる。MTBFの値は，予防保守をすることにより大きくすることができる。

■ MTTR（Mean Time To Repair；平均修理時間）

MTTRの値が小さいほど保守性がよいといえる。MTTRの値は，エラーログなどがあれば，短くすることができる。

稼働率＝MTBFMTBF＋MTTR

MTBF（平均故障間隔）＝稼働時間の合計故障した回数

MTTR（平均修理間隔）＝故障時間の合計故障した回数

ア　遠隔保守によりMTTRは短くなる

イ　システムの稼働率を長くするには，MTBFを長くして，MTTRを短くする

ウ　システムの構成が複雑なほど，MTBFは短くなる

【解答】エ

【解説】

■ MTBF（Mean Time Between Failure；平均故障間隔）

MTBFの値が大きいほど信頼性が高く（故障しにくく）なる。MTBFの値は，予防保守をすることにより大きくすることができる。

■ MTTR（Mean Time To Repair；平均修理時間）

MTTRの値が小さいほど保守性がよいといえる。MTTRの値は，エラーログなどがあれば，短くすることができる。

稼働率＝MTBFMTBF＋MTTR

MTBF（平均故障間隔）＝稼働時間の合計故障した回数

MTTR（平均修理間隔）＝故障時間の合計故障した回数

ア　エラーログや命令トレースの機能により故障原因が特定されるので，MTTRは短くなる。

イ　遠隔保守では，MTTRを短くすることができる。

ウ　装置の種類が多いほど，MTBFは短くなる。

【解答】ウ

【解説】

■ MTBF（Mean Time Between Failure；平均故障間隔）

MTBFの値が大きいほど信頼性が高く（故障しにくく）なる。MTBFの値は，予防保守をすることにより大きくすることができる。

■ MTTR（Mean Time To Repair；平均修理時間）

MTTRの値が小さいほど保守性がよいといえる。MTTRの値は，エラーログなどがあれば，短くすることができる。

稼働率＝MTBFMTBF＋MTTR

MTBF（平均故障間隔）＝稼働時間の合計故障した回数

MTTR（平均修理間隔）＝故障時間の合計故障した回数

エ　MTTRが変わらずMTBFが長くなれば，システムの稼働率は向上する

【解答】イ

【解説】

磁気ディスク装置1台のMTBFは21万時間なので，磁気ディスクシステム全体のMTBFは，

210,000（時間）÷ 100（台）＝ 2,100時間

となる。このシステムは1週間に140時間運転するので，

2,100（時間）÷ 140（時間）＝ 15（週）

となり，15週間に1回故障することになる。

【解答】ア

【解説】

装置1台の稼働率は，

稼働率 ＝ MTBFMTBF＋MTTR ＝ 4545＋5 ＝ 910（0.9）

なので，この装置2台を直列に接続した場合の稼働率は，

0.9 × 0.9 ＝ 0.81

となる。

【解答】ア

【解説】

各装置の稼働率は，

装置a：8080＋20 ＝ 45

装置b：180180＋20 ＝ 910

なので，この装置2台を直列に接続した場合の稼働率は，

45 × 910 ＝ 1825（0.72）

となる。

【解答】エ

【解説】

各コンピュータの稼働率は，

コンピュータ1：480480＋20 ＝ 2425

コンピュータ2：950950＋50 ＝ 1920

である。2台のコンピュータのうち，どちらか1台が稼働していればよい（並列接続の）場合の稼働率は，

1 － (1 － 2425)(1 － 1920)

※ 1（100%）から，両方のシステムが故障する確率（故障率）を引けばよい。

＝ 1 － 125 × 120

＝ 1 － 1500

＝ 1 － 0.002

＝ 0.998

となる。

【解答】イ

【解説】

それぞれの稼働率を求めると，

ア　1 － (1 － 0.7)⁴ ＝ 1 － 0.3⁴ ＝ 1 － 0.0081 ＝ 0.9919

※ 1（100%）から，4台すべてのシステムが故障する確率（故障率）を引く。

イ　1 － (1 － 0.8)³ ＝ 1 － 0.2³ ＝ 1 － 0.008 ＝ 0.992

※ 1（100%）から，3台すべてのシステムが故障する確率（故障率）を引く。

ウ　1 － (1 － 0.9)² ＝ 1 － 0.1² ＝ 1 － 0.01 ＝ 0.99

※ 1（100%）から，両方のシステムが故障する確率（故障率）を引く。

エ　0.99

となる。

【解答】ウ

【解説】

まず，2台の処理装置のうち，少なくともいずれか一方が正常に動作すればよいときの稼働率は，並列接続であると考えられるので，

1 － (1 － 0.9)²

＝ 1 － 0.01

＝ 0.99

※ (1 － 0.9) は，処理装置（1台）の故障率で，(1 － 0.9)² は，処理装置が2台とも故障している確率である。

となる。一方，2台の処理装置が両方とも正常に動作しなければならないときの稼働率は，直列接続であると考えられるので，

0.9 × 0.9 ＝ 0.81

となる。よって，稼働率の差は，

0.99 － 0.81 ＝ 0.18

となる。

【解答】ウ

【解説】

大阪を経由する迂回回線の稼働率は，直列接続であるので，

0.9 × 0.9 ＝ 0.81

となる。よって，迂回回線追加後の全体の稼働率は，並列接続であると考えられるので，

1 － (1 － 0.9)(1 － 0.81)

＝ 1 － 0.019

＝ 0.981

※ (1 － 0.9)は東京と福岡の間の回線の故障率で，(1 － 0.81) は大阪を経由する迂回回線の故障率で，(1 － 0.9)(1 － 0.81)は，両方の回線が故障している確率である。

となる。

【解答】エ

【解説】

名古屋を経由するバックアップ回線の稼働率は，直列接続であるので，名古屋～大阪の稼働率をxとした場合，

0.8 × x ＝ 0.8x

となる。よって，バックアップ回線新設後の全体の稼働率は，並列接続であると考えられ，全体の稼働率は0.95以上に改善したいので，

1 － (1 － 0.9)(1 － 0.8x) ≧ 0.95

1 － 0.1 × (1 － 0.8x) ≧ 0.95

1 － 0.1 ＋ 0.08x ≧ 0.95

0.9 ＋ 0.08x ≧ 0.95

0.08x ≧ 0.05

8x ≧ 5

x ≧ 58（＝0.625）

※ (1 － 0.9)は東京～大阪の回線の故障率で，(1 － 0.8x) は名古屋を経由するバックアップ回線の故障率で，(1 － 0.9)(1 － 0.8x)は，両方の回線が故障している確率である。

となる。

【解答】イ

【解説】

図より，並列部分（コンピュータA，Bによって構成されている部分）の稼働率は，

1 － (1 － 0.8)² ＝ 1 － 0.2² ＝ 1 － 0.04 ＝ 0.96

※ (1 － 0.8) は，コンピュータ1台の故障率で，(1 － 0.8)² は，コンピュータが2台とも故障している確率である。

である。この並列部分とコンピュータCは直列に接続されているので，全体の稼働率は，

0.96 × 0.8 ＝ 0.768

となる。

【解答】ウ

【解説】

図より，それぞれの並列部分の稼働率は，

1 － (1 － R)²

※ (1 － R) は，装置1台の故障率で，(1 － R)² は，装置が2台とも故障している確率である。

である。この並列部分は直列に接続されているので，全体の稼働率は，

(1 － (1 － R)²)²

となる。

【解答】エ

【解説】

それぞれの並列部分の稼働率は，

AとCの部分：1 － (1 － 0.9)² ＝ 1 － 0.1² ＝ 1 － 0.01 ＝ 0.99

※ (1 － 0.9) は，装置1台の故障率で，(1 － 0.9)²は，装置が2台とも故障している確率である。

BとDの部分：1 － (1 － 0.8)² ＝ 1 － 0.2² ＝ 1 － 0.04 ＝ 0.96

※ (1 － 0.8) は，装置1台の故障率で，(1 － 0.8)²は，装置が2台とも故障している確率である。

である。この並列部分は直列に接続されているので，全体の稼働率は，

0.99 × 0.96 ＝0.9504

となる。

【解答】エ

【解説】

図より，並列部分の中のそれぞれの直列部分の稼働率は，

P²

なので，並列部分の稼働率は，

1 － (1 － P²)²

※ (1 － P²) は，並列部分の中のそれぞれの直列部分の故障率で，(1 － P²)² は，並列部分の中の直列部分が2箇所とも故障している確率である。

である。この並列部分と左のシステムは直列に接続されているので，全体の稼働率は，

P{1 － (1 － P²)²}

となる。

【解答】エ

【解説】

ア　0.9 × 0.9 ＝ 0.81

イ　1 － (1 － 0.9)² ＝ 1 － 0.1² ＝ 1 － 0.01 ＝ 0.99

※ (1 － 0.9) は，装置1台の故障率で，(1 － 0.9)²は，装置が2台とも故障している確率である。

ウ　アのシステムが並列接続になっていると考えられるので，

1 － (1 － 0.81)² ＝ 1 － 0.19² ＝ 1 － 0.0361 ＝ 0.9639

エ　イのシステムが直列接続になっていると考えられるので，

0.99 × 0.99 ＝ 0.9801

【解答】エ

【解説】

問題文より，サーバー，クライアント，プリンタは，最低でも1台稼働していればよいので，これを図にまとめると，次のようになる。

この図より，クライアント（並列部分）の稼働率は，

1 － (1 － b)³

※ (1 － b) は，クライアント1台の故障率で，(1 － b)³ は，クライアントが3台とも故障している確率である。

である。また，同様に，プリンタ（並列部分）の稼働率は，

1 － (1 － c)²

である。サーバー，クライアント（並列部分），プリンタ（並列部分）は直列に接続されているので，全体の稼働率は，

a (1 － (1 － b)³ ) (1 － (1 － c)² )

となる。

【解答】イ

【解説】

磁気ディスク全体の稼働率は，2台とも正常でなければならず，直列接続であると考えられるため，

D²

となる。また，各サイトの稼働率は，それぞれのサイトで少なくとも1台の端末が正常であればよく，並列接続であると考えられるため，

1 － (1 － T)²

※ (1 － T) は，端末1台の故障率で，(1 － T)² は，端末が2台とも故障している確率

となり，サイト全体では，直列接続であると考えられるため，

(1 － (1 － T)²)²

となる。よって，システム全体の稼働率は，磁気ディスク全体とCPU，サイト全体が直列接続であると考えられるため，

D²C(1 －(1 － T)²)²

となる。