情報Ⅰ Study Atlas知識を、ひろげ、つなげる

FIELD 02

デジタル表現

2進数、データ量、文字コード、画像・音声のデジタル化、論理演算、コンピュータの構成などを扱います。単位と計算条件を丁寧に読むのがコツです。

掲載数
216問
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151–160問
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デジタル表現50問データ量39問bit35問2進数34問論理演算25問デジタル21問共通テスト21問コンピュータ16問画像16問AND15問B14問OR12問ソフトウェア11問ディジタル化11問動画11問数値の扱い11問標本化11問16進数10問圧縮10問量子化10問量子化ビット数10問基本計算9問標本化周波数9問符号化9問CPU8問OS8問補助記憶装置8問bps7問ディジタルデータ7問ピクセル7問記憶装置7問EOR6問RGB6問ネットワーク6問ファイル6問解像度6問非可逆圧縮6問D-A変換5問NOT5問ソフト5問デバイスドライバ5問データ5問ハードウェア5問パリティビット5問フォント5問主記憶装置5問可逆圧縮5問論理回路5問音のディジタル化5問音声5問2の補数4問dpi4問XOR4問アクセス権4問アナログ4問アプリ4問サンプリング4問パリティチェック4問フラッシュメモリ4問メインメモリ4問メモリ4問加法混色4問周辺機器4問文字コード4問真理値表4問表計算ソフト4問補数4問AR3問SSD3問テキストデータ3問フレームレート3問場合の数3問誤り検出3問VR2問アクセス制御2問データ活用2問プログラム2問階層構造2問LAN1問サーバ1問チェックディジット1問メディア1問確率1問
QUESTION 151#original_knowledge_0035

NOT(A AND B) と常に同じ出力になる式はどれか。

  1. 0

    (NOT A) AND (NOT B)

  2. 1

    A OR B

  3. 2

    (NOT A) OR (NOT B)

  4. 3

    A AND B

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正答2. (NOT A) OR (NOT B)

解説

ド・モルガンの法則により、積の否定は各入力の否定の和に等しい。 A AND B はAとBがともに1のときだけ1になるので、その否定 NOT(A AND B) はAとBがともに1の場合だけ0になる。一方、(NOT A) OR (NOT B) も、AとBがともに1の場合だけ両項が0になるため、真理値表が一致する。これはド・モルガンの法則 `NOT(A AND B) = (NOT A) OR (NOT B)` である。

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QUESTION 152#original_knowledge_0036

CPUが主に担う役割として、最も適切なものはどれか。

  1. 0

    入力装置と出力装置の役割だけを担う。

  2. 1

    電源を切っても保存する補助記憶の役割を担う。

  3. 2

    プリンタを接続する通信規格の役割を担う。

  4. 3

    制御装置と演算装置の役割を担う。

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正答3. 制御装置と演算装置の役割を担う。

解説

五大装置は入力・出力・記憶・演算・制御で、CPUは主に演算と制御を担う。 コンピュータの五大装置は、入力装置、出力装置、記憶装置、演算装置、制御装置である。CPUは命令を主記憶装置から取り出して解読し、各装置を制御しながら演算を行うため、主に制御装置と演算装置に相当する。キーボードやマウスは入力装置、ディスプレイやプリンタは出力装置である。

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QUESTION 153#original_knowledge_0037

キャッシュメモリの説明として、最も適切なものはどれか。

  1. 0

    CPUと主記憶装置の速度差を緩和する小容量高速記憶。

  2. 1

    電源を切っても保存する大容量の補助記憶。

  3. 2

    CPUの演算結果だけを印刷する出力装置。

  4. 3

    HDDの回転速度を上げるための機械部品。

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正答0. CPUと主記憶装置の速度差を緩和する小容量高速記憶。

解説

よく使う命令やデータを高速なキャッシュに置くことで、平均アクセス時間を短縮する。 メインメモリは主記憶装置とも呼ばれる。 プログラムを実行するためのデータを一時的に記憶するもので、電源を切るとデータは失われる（揮発性という）が、読み書きが比較的速い。 大容量のデータを長期間保管するためには、補助記憶装置が使用される。 キャッシュメモリの目的はCPUとメインメモリ間でのデータの転送速度を向上させることである。 プログラムやデータをメインメモリからCPUに取り出すことは、CPUでの演算に比べ時間がかかる。 メインメモリとCPUの間に、メインメモリよりも高速に動作するキャッシュメモリを配置し、メインメモリ内にあるデータやプログラムの一部をコピーしておく。 演算に必要なデータやプログラムがキャッシュメモリ内にコピーされていたなら、メインメモリまでデータを取りに行く必要がないので、高速に処理が行える。 さらに、キャッシュメモリを階層化することでより高速な動作を実現している。 キャッシュメモリはメインメモリ同様に揮発性の半導体記憶装置であるので、電源を切るとデータが消える。

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QUESTION 154#original_knowledge_0038

クロック周波数2GHz、平均CPIが4のCPUについて、理論上の処理性能は何MIPSか。

  1. 0

    8MIPS

  2. 1

    500MIPS

  3. 2

    125MIPS

  4. 3

    2,000MIPS

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正答1. 500MIPS

解説

2×10⁹クロック/秒÷4クロック/命令=5×10⁸命令/秒=500MIPSである。 クロック信号とはコンピュータの各回路での処理動作を行うタイミングを合わせるために用いられる信号である。 クロック周波数はクロック信号を1秒間で何回時を刻むかを表し、単位はHzである。 クロック周波数が2GHzとは、1秒間で2×10⁹＝20億回時を刻む時計である。 1つの命令を実行するために必要なクロックサイクル数をCPI(Cycles Per Instruction)といい、この問題では4CPIである。 つまり、4クロックで1命令を処理する。 よって、このコンピュータは1秒間で5×10⁸命令を処理できる。

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QUESTION 155#original_knowledge_0039

キャッシュアクセス20ns、主記憶アクセス100ns、ヒット率0.7とする。ヒット時20ns、ミス時100nsとして加重平均した平均アクセス時間はどれか。

  1. 0

    20ns

  2. 1

    56ns

  3. 2

    44ns

  4. 3

    84ns

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正答2. 44ns

解説

0.7×20+0.3×100=14+30=44nsである。 メインメモリとCPUの間に、メインメモリよりも高速に動作するキャッシュメモリを配置し、メインメモリ内にあるデータやプログラムの一部をコピーしておくことでアクセス時間を短縮する。 この問題では、メインメモリへのアクセス時間は100ナノ秒に対し、キャッシュメモリへのアクセス時間は20ナノ秒なので、キャッシュメモリはメインメモリより5倍速いことになる。 ヒット率とは、必要なデータやプログラムがキャッシュメモリ内にコピーされている確率のことである。 ヒット率0.7（70％）とは、10回中7回は必要なデータがキャッシュメモリにあり、20ナノ秒でアクセスできる。 逆に10回中3回（30％＝0.3）はメインメモリまでデータを取りに行かなければならないので、100ナノ秒かかる。 10回のアクセスに対して7回がキャッシュメモリ、3回がメインメモリにデータを取りに行くため、合計で7×20ナノ秒＋3×100ナノ秒＝440ナノ秒かかる。

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QUESTION 156#original_knowledge_0069

ISBNの先頭12桁978410109205について、左から奇数番目に1、偶数番目に3を掛けた合計が10の倍数になるよう末尾のチェックディジットCを付ける。Cはどれか。

  1. 0

    8

  2. 1

    2

  3. 2

    0

  4. 3

    9

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正答0. 8

解説

指定された方法で左から重み1、3を交互に掛けると、9×1＋7×3＋8×1＋4×3＋1×1＋0×3＋1×1＋0×3＋9×1＋2×3＋0×1＋5×3＝82となる。82＋Cを10の倍数にするにはC＝8である。チェックディジットは、識別番号の各桁から規則に従って求め、入力や読取りの誤りを検出するために付加する数字である。

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QUESTION 157#simple_original_046

温度を0.1度刻みの数値として記録するように、区切りのある値で表現したものはどの種類のデータか。

  1. 0

    デジタルデータ

  2. 1

    アナログデータ

  3. 2

    文字データ

  4. 3

    画像データ

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正答0. デジタルデータ

解説

離散的な数値として記録した温度はデジタルデータである。アナログデータは連続的に変化する量として表される。 0.1度刻みの記録では、連続的に変化する温度を離散的な数値へ置き換えている。データの内容が温度であることではなく、値の表し方に着目して判断する。

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QUESTION 158#simple_original_048

16バイトは何ビットか。

  1. 0

    16ビット

  2. 1

    128ビット

  3. 2

    64ビット

  4. 3

    256ビット

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正答1. 128ビット

解説

1バイトは8ビットなので、16バイトは16×8=128ビットである。 1バイトは8ビットであるため、16バイト×8=128ビットとなる。バイトからビットへ換算するときは8倍し、逆方向では8で割る。

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QUESTION 159#simple_original_049

同じ文字列でも、UTF-8とShift_JISでは保存される数値列が異なることがある。文字へ割り当てる数値の規則はどれか。

  1. 0

    フォント

  2. 1

    画素

  3. 2

    文字コード

  4. 3

    圧縮率

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正答2. 文字コード

解説

文字コードは、文字と数値又はビット列を対応付ける規則である。フォントは文字の見た目のデザインである。 文字コードは文字と数値又はビット列を対応させる規則である。フォントは文字の形を定めるデータであり、同じ文字コードでも異なる字形で表示できる。

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QUESTION 160#simple_original_050

アナログ音声をデジタル化する手順として最も適切なものはどれか。

  1. 0

    量子化→標本化→符号化

  2. 1

    符号化→標本化→量子化

  3. 2

    標本化→符号化→量子化

  4. 3

    標本化→量子化→符号化

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正答3. 標本化→量子化→符号化

解説

連続信号を一定時刻で測る標本化、値を段階へ丸める量子化、数値をビット列にする符号化の順に行う。 アナログ信号は、まず一定間隔で値を取り出す標本化を行う。次に値を有限段階へ丸める量子化を行い、最後にビット列へ符号化する。

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