システムアーキテクト試験 令和5年度 春期 午前II 問21

【正解】ウ

ハーバードアーキテクチャでは、命令を読み取るための経路と、演算対象のデータを読み書きするための経路を分離します。そのため、CPUは次に実行する命令の読取りと、現在の命令に必要なデータへのアクセスを並行して行えます。一つのバスを命令とデータで共用する方式では、両方のアクセスが競合して待ち時間が生じますが、バスを分離すればこの競合を減らせるので、プログラムの実行時間を短縮できます。したがって、ウが正解です。

アのCPU以外のバスマスターを使用可能にするという説明は誤りです。バスマスターとは、DMAコントローラなど、自らバスの使用権を取得してデータ転送を開始する装置を指します。これはバスの調停機構に関する事項であり、命令用とデータ用のバスを分離する目的ではありません。

イの信号線の本数を減らすという説明は誤りです。二つのバスを設けるため、アドレス線やデータ線などが個別に必要となり、一般には信号線の本数は増えます。

エのメモリ内容を保護するという説明は誤りです。メモリ保護は、アクセス権限の設定やメモリ保護機構によって実現します。命令用とデータ用の記憶領域を分ける構成は可能ですが、ここでの主目的は保護ではなくアクセスの並列化です。

【ポイント】 命令とデータが同じバスを奪い合うことによる性能上の制約を、フォンノイマンボトルネックといいます。 ハーバードアーキテクチャは、命令フェッチとデータアクセスを同時に行える点を押さえてください。