基本情報技術者 FUNDAMENTAL IT ENGINEER
OSが「今どのタスクにCPUを渡すか」をどうやって決めているかが分かるようになります。
オペレーティングシステム（OS）は、CPU・主記憶・入出力装置といった資源を管理し、応用ソフトウェアから使いやすい形で見せる基本ソフトウェアです。資源管理や割込み処理を受け持つ中核部分をカーネルと呼び、利用者のコマンドを解釈する部分（シェル）とは役割が分かれています。
CPUは1つのコアにつき一度に1つの命令の流れしか実行できません。そこでOSは、実行の単位であるタスク（プロセス）を細かく切り替えて、あたかも同時に動いているように見せます。プロセスは主記憶空間や開いているファイルなどの資源をひとまとまりで持ちますが、その中をさらに分けた実行の流れがスレッドです。同じプロセス内のスレッドは主記憶空間を共有するので、切替えがプロセスの切替えより軽くて済みます。
タスクは「実行可能」「実行」「待ち」の3つの状態を行き来します。実行可能はCPUの順番待ち、実行はCPUを使っている最中、待ちは入出力の完了などを待っていてCPUを渡されても進めない状態です。実行可能から実行への遷移をディスパッチと呼び、これを行うOSの部品をディスパッチャといいます。逆に、実行中のタスクからCPUを取り上げて他へ回すことをプリエンプション（横取り）といいます。
誰にCPUを渡すかの決め方がスケジューリングです。到着順（FCFS）、処理時間の短い順（SJF）、優先度順、一定時間ごとに順番を回すラウンドロビンなどがあり、ラウンドロビンで区切る一定時間をタイムクォンタム（タイムスライス）といいます。処理時間の短いものを先に流すSJFは平均ターンアラウンドタイムが短くなりますが、長いタスクがいつまでも実行されない（飢餓）おそれがあります。
複数のタスクが同じ資源を同時にいじると壊れてしまうので、一度に1つしか入れない区間（クリティカルセクション）を作って守ります。これが排他制御で、代表的な仕組みがセマフォです。ただし排他制御をすると、お互いが相手の持つ資源の解放を待ち続けて永久に止まるデッドロックが起こり得ます。デッドロックは、相互排除・占有して待つ・横取り不可・循環待ちの4つがすべて揃ったときに発生するので、どれか1つを崩せば防げます。
処理の途中で急ぎの用件が入ったときに、いま実行中の処理を中断して別の処理へ移るのが割込みです。0除算やページフォールトのようにプログラム自身の実行が原因で起きるものを内部割込み（プログラム割込み）、入出力の完了通知・タイマ・電源異常のように外側の要因で起きるものを外部割込みといいます。
| 区分 | 名前 | 内容 |
|---|---|---|
| 状態 | 実行可能状態 | 実行の準備は整っていて、CPUの割当てを待っている状態 |
| 状態 | 実行状態 | CPUを割り当てられ、命令を実行している状態。CPU1個につき1タスク |
| 状態 | 待ち状態 | 入出力の完了などを待っていて、CPUを渡されても進めない状態 |
| 遷移 | 実行可能→実行 | ディスパッチ。スケジューラが選んだタスクにCPUを割り当てる |
| 遷移 | 実行→実行可能 | プリエンプション。タイムクォンタムの使い切りや、より優先度の高いタスクの割込みでCPUを取り上げられる |
| 遷移 | 実行→待ち | 入出力を要求するなどして、自らCPUを手放す |
| 遷移 | 待ち→実行可能 | 入出力完了の割込みなどで待つ理由がなくなる。ここで直接「実行」には移らない |
| 方式 | 到着順（FCFS） | 到着した順に実行する。ノンプリエンプティブ。長いタスクが先だと後続が待たされる |
| 方式 | 処理時間順（SJF） | 処理時間の見積りが短いものから実行する。平均ターンアラウンドタイムは最短になるが、長いタスクが後回しにされ続けることがある |
| 方式 | 優先度順 | 優先度の高いタスクから実行する。プリエンプティブにすると、実行中でも高優先度の到着で横取りされる |
| 方式 | ラウンドロビン | タイムクォンタムごとにCPUを取り上げ、待ち行列の最後尾へ回す。応答時間が平均化され、対話処理に向く |
出典・根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（オペレーティングシステム）
主記憶が足りなくてもプログラムが動く仕組みと、ページフォールト回数の数え方が分かるようになります。
主記憶は有限なので、OSは限られた領域を複数のプログラムで分け合わせます。あらかじめ決まった大きさに区切っておく固定区画方式は管理が簡単ですが、区画より小さいプログラムを置くと余りが無駄になります（内部断片化）。必要な大きさだけ切り出す可変区画方式は無駄が少ない代わりに、割当てと解放を繰り返すうちに小さな空きがあちこちに散らばります。これがフラグメンテーション（断片化）で、置き場所を前に詰め直して空きを1か所にまとめる操作をコンパクションといいます。
実記憶が足りないときの古典的な対策が、スワッピングとオーバレイです。スワッピングは実行中のプログラムを丸ごと補助記憶へ退避（スワップアウト）し、必要になったら戻す（スワップイン）方式。オーバレイはプログラムを同時には使わない単位に分けておき、必要な単位だけを同じ領域に読み込んで上書きする方式で、分割の仕方をプログラム側が決めます。
仮想記憶は、プログラムが使うアドレス（仮想アドレス・論理アドレス）と、実際の主記憶のアドレス（実アドレス・物理アドレス）を切り離す考え方です。仮想空間を一定の大きさのページに区切り、必要になったページだけを主記憶のページ枠に載せます。実行時にはページテーブルを引いて仮想アドレスを実アドレスに変換します（動的アドレス変換）。この変換を高速に行う専用のキャッシュがTLBです。
参照したページが主記憶にないときに起きる割込みがページフォールトです。ページフォールトが起きるとOSは補助記憶から該当ページを読み込みます。空きページ枠がなければ、どれかを追い出さなければなりません。この選び方がページ置換えアルゴリズムで、FIFO（最も古く読み込んだもの）、LRU（最後に参照されてから最も長いもの）、LFU（参照回数が最も少ないもの）などがあります。最初から全部を読み込まず、参照されたときに初めて読み込む方式をデマンドページングといいます。
ページ置換えは実際に手を動かして数えるのがいちばん確実です。ページ枠の中身を左から順にメモしながら、参照列を1つずつ処理していきます。主記憶にあれば何もせず（LRUなら参照順だけ更新）、なければフォールト1回と数えて読み込みます。なお、FIFOではページ枠を増やしたのにページフォールトが増えてしまうことがあり、これをベイラディの異常（Beladyの異常）といいます。LRUではこの逆転は起こりません。
多重度を上げすぎると、どのタスクも必要なページを主記憶に置けず、ページの入替えばかりが起きてCPUがほとんど仕事をしなくなります。この現象がスラッシングです。対策は多重度を下げる、主記憶を増設する、局所性の高いプログラムに直す、などです。
| 方式 | 追い出すページ | 長所 | 短所 |
|---|---|---|---|
| FIFO | 最も古く読み込んだページ | 読み込んだ順番だけ覚えればよく、実装が簡単 | よく使うページも古ければ追い出す。ベイラディの異常が起こることがある |
| LRU | 最後に参照されてから最も長く使われていないページ | 参照の局所性に合い、実際の効率がよい | 参照のたびに順序を更新する必要があり、実装のコストが高い |
| LFU | 参照された回数が最も少ないページ | よく使うページが主記憶に残りやすい | 昔だけよく使われたページが居座り続けることがある |
| OPT（最適） | この先最も長く参照されないページ | 理論上ページフォールトが最小になる | 将来の参照を知る必要があり実現できない。他方式を評価する基準として使う |
出典・根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（記憶管理）
OSと業務アプリの間にある層と、ファイルの置き場所の指定方法・守り方が分かるようになります。
OSと応用ソフトウェアの間に入り、多くのアプリが共通して必要とする機能をまとめて提供するソフトウェアがミドルウェアです。データベース管理システム（DBMS）、トランザクションモニタ、Webアプリケーションサーバ、通信管理、運用管理ツールなどが代表例です。ミドルウェアを使うと、アプリはOSの細かい違いを意識せずに済み、開発量も減ります。
ソフトウェアの機能を外から呼び出すための取決めがAPI（Application Programming Interface）です。呼び出す関数の名前、渡す引数、返る値、データの形式などを定めたもので、中身の作り方を知らなくても機能を利用できます。Web上でHTTPを使って呼び出せるものはWeb APIと呼ばれます。
利用者が入力したコマンドを解釈してOSに実行を依頼するプログラムがシェルです。シェルはカーネルの外側にあり、コマンドを並べたファイル（シェルスクリプト）で定型作業を自動化できます。カーネルが資源管理の中核であるのに対し、シェルは人とOSの間の通訳だと考えると区別しやすくなります。
ファイルの中のレコードをどう並べ、どうたどるかの決め方がファイル編成です。前から順に並べる順編成、索引を別に持つ索引編成、キーの値から格納位置を計算する直接編成、複数のメンバとその場所を示すディレクトリを持つ区分編成があります。順次アクセスしかできないのが順編成、計算した位置へ一発で行けるのが直接編成、その両方ができるのが索引編成です。
ファイルは階層構造のディレクトリに置かれます。最上位がルートディレクトリで、今いる場所がカレントディレクトリです。ルートから順に書き下ろす指定が絶対パス、カレントディレクトリを起点にした指定が相対パスで、相対パスではカレントを「.」、親ディレクトリを「..」で表します。「..」を1つ書くと1階層上がる、と1つずつ丁寧にたどるのが確実です。
障害に備えてデータの複製を取るのがバックアップです。全部を毎回取るフルバックアップのほか、直前のフルバックアップ以降の変更分を取る差分バックアップ、前回のバックアップ（種類を問わない）以降の変更分だけを取る増分バックアップがあります。復元にはフルバックアップ1本＋差分1本（差分方式）、またはフルバックアップ1本＋その後の増分すべて（増分方式）が必要です。増分は取得が速い代わりに復元が手間になります。
更新の前後の記録を時系列に残しておくファイルがジャーナル（ログ）です。障害が起きたとき、更新後の記録を使って復元後のデータに再度反映するロールフォワードや、更新前の記録を使って処理前の状態へ戻すロールバックに使います。
| 編成 | レコードの並べ方 | 目的のレコードへの到達 | 主な用途 |
|---|---|---|---|
| 順編成 | 入力順またはキー順に前から並べる | 先頭から順に読む（順次アクセスのみ） | 一括処理、ログ、磁気テープへの保存 |
| 索引編成 | 順に並べたデータ部と、別に持つ索引部 | 索引を引いてから読むので、直接アクセスも順次アクセスもできる | キーで1件取り出しつつ、一覧も出したい業務ファイル |
| 直接編成 | キーの値から計算した位置に置く | 計算した位置へ直接アクセスする | キーが分かっていて高速に1件取り出したい場合 |
| 区分編成 | 複数のメンバ（小さな順編成）とディレクトリ | ディレクトリでメンバを探し、メンバ内は順次に読む | プログラムライブラリ |
出典・根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（ミドルウェア・ファイルシステム）
ソースコードが動く形になるまでの流れ、OSSライセンスの違い、論理回路の読み方が分かるようになります。
人が書いた原始プログラム（ソースコード）は、そのままではCPUが実行できません。全体をまとめて機械語へ翻訳するのがコンパイラ、1行ずつ解釈しながら実行するのがインタプリタです。コンパイラが出す目的プログラム（オブジェクトファイル）は、まだ他のモジュールやライブラリと結びついていないので、それらを結合して実行可能プログラムにするリンカ（連係編集プログラム）が必要です。実行可能プログラムを主記憶へ読み込んで実行できる状態にするのがローダです。コンパイル・リンクなど一連の作業をまとめて自動実行することをビルドといいます。
自分が動かしているコンピュータとは別のアーキテクチャ向けの目的プログラムを生成するコンパイラをクロスコンパイラといい、これを使った開発をクロス開発と呼びます。組込み機器はメモリも処理能力も限られていて開発環境をその上で動かせないため、PC上で開発してから機器へ書き込むクロス開発が一般的です。
開発を支える道具としては、実行を止めながら変数を確かめるデバッガ、実行せずにコードの誤りや規約違反を調べる静的解析ツール、実際に動かして通った経路の割合（網羅率）を測る動的テストツール、テストデータを自動生成するツールなどがあります。
ソースコードが公開され、利用・改変・再配布が認められたソフトウェアがOSS（オープンソースソフトウェア）です。OSI（Open Source Initiative）の定義では、再配布の自由、ソースコードの入手、派生物の許可、利用する人や分野で差別しないことなどが求められます。無償であることは条件ではなく、有償で販売してもかまいません。
OSSのライセンスは、改変・再配布したときに何を求めるかで性格が分かれます。同じライセンスでの公開を求める性質をコピーレフトといいます。GPLは組み込んだプログラム全体に同じライセンスでの公開を求める強いコピーレフト、LGPLはライブラリの改変部分だけを対象にする弱いコピーレフト、MPLはファイル単位のコピーレフトです。これに対しMIT LicenseやApache License 2.0はコピーレフトを持たず、著作権表示などを残せば、改変部分を公開せずに再配布できます。Apache License 2.0には特許の許諾に関する条項がある点が特徴です。
ハードウェアの最小部品が論理ゲートです。AND（両方1なら1）、OR（どちらか1なら1）、NOT（反転）を基本に、その否定であるNAND・NOR、入力が異なるときだけ1になるXOR（排他的論理和）があります。NANDやNORは、両方の入力に同じ信号を入れるとNOTとして働くため、これだけですべての論理回路を作れます（機能的完全性）。入力の組合せと出力の対応をすべて書き出した表が真理値表で、これを図に並べ替えて式を簡単にする手法がカルノー図です。
1桁の2進数の足し算をする回路が半加算器で、和Sは入力の排他的論理和、桁上げCは論理積で表せます。下位からの桁上げも受け取れるようにしたものが全加算器で、半加算器2個とOR1個で作れます。一方、入力の組合せだけで出力が決まる組合せ回路に対し、過去の状態も出力に影響する回路が順序回路で、その基本素子が1ビットを保持するフリップフロップです。
組込みシステムは、機器の中に組み込まれて特定の機能を果たすコンピュータシステムです。決められた時間内に必ず処理を終えることが求められる場面では、タスクの優先度制御と応答時間の保証を重視したリアルタイムOS（RTOS）が使われます。電池で動く機器も多いため、動作周波数や電圧を必要に応じて下げる、使わない回路への電力供給を止めるなど、消費電力を抑える工夫も重要になります。
| 区分 | 名前 | 性格 | 詳しく |
|---|---|---|---|
| 論理ゲート | AND | 論理積 | 出力は 0 / 0 / 0 / 1。両方の入力が1のときだけ1 |
| 論理ゲート | OR | 論理和 | 出力は 0 / 1 / 1 / 1。どちらか一方でも1なら1 |
| 論理ゲート | NOT | 否定 | 入力1本。0→1、1→0 と反転する |
| 論理ゲート | NAND | 論理積の否定 | 出力は 1 / 1 / 1 / 0。両入力に同じ信号を入れるとNOTになる |
| 論理ゲート | NOR | 論理和の否定 | 出力は 1 / 0 / 0 / 0。両入力に同じ信号を入れるとNOTになる |
| 論理ゲート | XOR（排他的論理和） | 不一致で1 | 出力は 0 / 1 / 1 / 0。半加算器の和の出力に使う |
| 論理ゲート | XNOR（一致回路） | 一致で1 | 出力は 1 / 0 / 0 / 1。XORの否定 |
| OSSライセンス | MIT License | コピーレフトなし | 著作権表示とライセンス文を残せば、改変部分を公開せずに再配布できる |
| OSSライセンス | Apache License 2.0 | コピーレフトなし | 改変部分の公開は不要。特許の許諾に関する条項をもつ点が特徴 |
| OSSライセンス | LGPL | 弱いコピーレフト | ライブラリを改変した部分は公開が必要。リンクして使う側のプログラムまでは同じ条件を求めない |
| OSSライセンス | MPL 2.0 | ファイル単位のコピーレフト | 改変したファイルだけを同じライセンスで公開すればよい |
| OSSライセンス | GPL | 強いコピーレフト | 組み込んだプログラム全体を同じライセンスでソースコード公開する義務がある |
出典・根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（開発ツール・オープンソースソフトウェア）／IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類6：ハードウェア
オペレーティングシステムの中核として、CPUや主記憶などの資源をタスクに割り当て、タスクの切替えや割込みの処理を受け持つ部分を何と呼ぶか。
資源管理・タスク管理・割込み処理といったOSの中核機能を担う部分がカーネルである。シェルは利用者のコマンドを解釈してOSに伝える外側の部分、デバイスドライバは特定の周辺装置を制御する個別のソフトウェア、ミドルウェアはOSと応用ソフトウェアの間で共通機能を提供するソフトウェアなので、いずれも中核とはいえない。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（オペレーティングシステム）
プロセスとスレッドの関係の説明として、最も適切なものはどれか。
スレッドはプロセスの中にある実行の流れであり、同じプロセスのスレッドどうしは主記憶空間を共有するので切替えが軽い。よって、スレッドが上位だとする選択肢と、プロセスを分けられないとする選択肢は誤り。資源を個別にもつのはプロセス側なので、スレッドの切替えのほうが長いという記述も誤りである。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（タスク管理）
タスクが実行状態から実行可能状態へ遷移するのは、どのようなときか。
実行状態から実行可能状態への遷移はプリエンプション（横取り）であり、タイムクォンタムの使い切りや高優先度タスクの到着がきっかけになる。入出力待ちで自らCPUを手放すのは実行状態から待ち状態への遷移、入出力完了の割込みは待ち状態から実行可能状態への遷移、CPUを割り当てられるのは実行可能状態から実行状態への遷移（ディスパッチ）である。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（タスク管理）
ラウンドロビン方式によるタスクスケジューリングの説明として、適切なものはどれか。
ラウンドロビン方式は、タイムクォンタムと呼ぶ一定時間ごとにCPUを取り上げて待ち行列の最後尾へ回すプリエンプティブな方式で、応答時間が平均化されるため対話処理に向く。処理時間の短い順はSJF（処理時間順）、到着した順はFCFS（到着順）、優先度に従うのは優先度順方式の説明である。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（タスクのスケジューリング）
3つのタスクA, B, Cが同時に到着した。処理時間はAが9ミリ秒、Bが3ミリ秒、Cが6ミリ秒である。処理時間の短い順（SJF）に実行したとき、平均ターンアラウンドタイムは何ミリ秒か。ここで、CPUは1つだけであり、タスクの切替えに要する時間は無視できるものとする。
B(3)→C(6)→A(9)の順に実行するので、終了時刻はBが3、Cが3+6=9、Aが9+9=18ミリ秒。全員同時到着なので終了時刻がそのままターンアラウンドタイムで、平均は(3+9+18)÷3=10ミリ秒となる。13ミリ秒はA→B→Cの到着順に実行した場合（9,12,18の平均）、9ミリ秒は最後の終了時刻の半分、6ミリ秒は処理時間の平均であり、いずれも誤りである。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（タスクのスケジューリング）
時刻0に3つのタスクが同時に到着し、実行可能待ち行列にA, B, Cの順に並んだ。処理時間はAが5ミリ秒、Bが3ミリ秒、Cが4ミリ秒である。タイムクォンタムを2ミリ秒とするラウンドロビン方式で実行したとき、最後に終了するタスクとその終了時刻の組合せはどれか。ここで、CPUは1つだけ、切替え時間は無視でき、CPUを取り上げられたタスクは待ち行列の最後尾に入るものとする。
実行順はA(0-2)、B(2-4)、C(4-6)、A(6-8)、B(8-9で終了)、C(9-11で終了)、A(11-12で終了)となる。したがって終了時刻はBが9、Cが11、Aが12ミリ秒で、最後に終わるのはタスクAの12ミリ秒である。11ミリ秒はタスクCが終わる時刻であり、最後ではない。処理時間の合計5+3+4=12ミリ秒が最後の終了時刻になる点も確認の助けになる。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（タスクのスケジューリング）
複数のタスクが共有資源を同時に使わないようにする排他制御で用いられるセマフォの説明として、適切なものはどれか。
セマフォは資源の空き数を表す変数と、獲得のP操作・解放のV操作からなる排他制御の仕組みで、空きがなければ要求したタスクを待ち状態にする。順番を固定して検査しないのは排他制御そのものになっておらず、デッドロックの検知と回復はセマフォとは別の機能、ページの入替えは記憶管理の話であり、いずれも誤りである。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（排他制御）
デッドロックが発生するために必要な条件として、適切でないものはどれか。
デッドロックの発生には、相互排除、占有して待つ、横取り不可、循環待ちの4条件がすべて成立する必要がある。優先度が同じかどうかは無関係で、優先度が異なるタスクどうしでも資源の待ちが輪になればデッドロックは起こる。逆に、4条件のどれか1つを崩せば防止でき、資源の獲得順序を統一して循環待ちをなくす方法がよく使われる。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（排他制御・デッドロック）
内部割込み（プログラム割込み）に分類されるものはどれか。
内部割込みは、実行中のプログラム自身の実行が原因で発生する割込みで、0による除算、桁あふれ、無効命令、ページフォールト、スーパバイザコールなどが該当する。入出力の完了通知、タイマによる時間経過、電源異常の検知は、実行中のプログラム以外の要因で起こるため、いずれも外部割込みに分類される。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（割込み）
可変区画方式の実記憶管理で、プログラムの割当てと解放を繰り返すうちに主記憶の空き領域が小さく分断され、合計では十分な空きがあるのに大きなプログラムを置けなくなる現象と、その解消方法の組合せはどれか。
空き領域が小さく分断される現象がフラグメンテーションであり、プログラムを前へ詰め直して空きを1か所にまとめるコンパクションで解消できる。スラッシングはページの入替えが多発してスループットが落ちる別の現象で解消方法ではない。ページフォールトは参照したページが主記憶にないときに起きる割込みであり、断片化とは異なる。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（実記憶管理）
オーバレイ方式の説明として、適切なものはどれか。
オーバレイ方式は、プログラムを同時には使わない単位（セグメント）に分割しておき、必要な単位だけを同じ主記憶領域へ上書きして実行する方式である。プログラムを丸ごと退避・復元するのはスワッピング、決まった大きさに区切るのは固定区画方式、参照されたページだけを読み込むのはデマンドページングであり、いずれも別の方式である。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（実記憶管理）
仮想記憶方式におけるアドレス変換の説明として、適切なものはどれか。
仮想記憶では、実行時にページテーブルを参照して仮想アドレスを実アドレスへ変換する（動的アドレス変換）。この変換を高速化する専用のキャッシュがTLBである。翻訳時や結合時にアドレスを確定してしまうと、ページが主記憶のどこに載るかを実行中に変えられなくなるため、コンパイラ・リンカが実アドレスを決めるとする選択肢や、実行前にすべて書き換えるとする選択肢は誤りである。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（仮想記憶管理）
主記憶のページ枠が3つあり、最初はすべて空である。ページ番号の参照が 1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3, 4, 5 の順に行われるとき、FIFO方式でページを置き換えると、ページフォールトは何回発生するか。ここで、最初にページを読み込むときもページフォールトに数えるものとする。
枠の中身を古い順に追うと、1・2・3の読込みで3回、4で最も古い1を追い出して4回目、1で2を、2で3を、5で4を追い出して7回目。続く1と2は枠にあるのでヒット、3で1を、4で2を追い出して9回となり、最後の5はヒットである。10回は同じ参照列をLRU方式で処理したときの回数なので、追い出す相手を取り違えると出てしまう。7回や8回は途中のヒットとフォールトを数え違えたときの値である。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（仮想記憶管理・ページ置換えアルゴリズム）
ページ番号の参照が 1, 2, 3, 4, 1, 2, 5, 1, 2, 3, 4, 5 の順に行われる環境で、FIFO方式によるページ置換えを行う。ページ枠が4つ（最初はすべて空）の場合、ページフォールトは何回発生するか。ここで、最初にページを読み込むときもページフォールトに数えるものとする。
枠4つでFIFOを実行すると、1,2,3,4の読込みで4回、続く1と2はヒット、5で1を追い出し、1で2を、2で3を、3で4を、4で5を、5で1を追い出して合計10回になる。同じ参照列を枠3つで実行すると9回なので、枠を増やしたのにページフォールトが増えている。これがFIFOに特有のベイラディの異常であり、LRUではこの逆転は起こらない。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（仮想記憶管理・ページ置換えアルゴリズム）
主記憶のページ枠が3つあり、最初はすべて空である。ページ番号の参照が 7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2 の順に行われるとき、LRU方式でページを置き換えると、ページフォールトは何回発生するか。ここで、最初にページを読み込むときもページフォールトに数えるものとする。
LRUは最後に参照されてから最も長く使われていないページを追い出す。7・0・1の読込みで3回、2で7を追い出し、0はヒット、3で1を追い出し、0はヒット、4で2を、2で3を、3で0を、0で4を追い出して9回。最後の3と2はヒットである。同じ参照列をFIFOで処理すると10回になるため、10を選ぶと方式の取り違えになる。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（仮想記憶管理・ページ置換えアルゴリズム）
ページ枠が3つ（最初はすべて空）の環境で、ページ番号の参照が 1, 2, 3, 1, 4, 1, 5, 3, 4, 1, 2, 4 の順に行われた。FIFO方式とLRU方式それぞれのページフォールト回数の組合せはどれか。ここで、最初にページを読み込むときもページフォールトに数えるものとする。
FIFOは1・2・3で3回、1はヒット、4で1を、1で2を、5で3を、3で4を、4で1を、1で5を、2で3を追い出して10回（最後の4はヒット）。LRUは1・2・3で3回、1はヒット、4で2を、1はヒット、5で3を、3で4を、4で1を、1で5を、2で3を追い出して9回になる。参照の局所性がある列ではLRUのほうが少なくなりやすいが、常にLRUが少ないとは限らない点にも注意する。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（仮想記憶管理・ページ置換えアルゴリズム）
多重プログラミングの度合いを上げすぎたために、ページの入替えばかりが起きてCPUの利用率が下がり、システム全体のスループットが急激に低下する現象はどれか。
各タスクが必要とするページを主記憶に置ききれなくなり、ページイン・ページアウトが多発して処理が進まなくなる現象がスラッシングである。フラグメンテーションは空き領域が分断される現象、デッドロックは互いに資源の解放を待って止まる状態、ガーベジコレクションは使われなくなった領域を回収する処理であり、いずれもページの入替えの多発とは異なる。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（仮想記憶管理）
ミドルウェアの説明として、適切なものはどれか。
ミドルウェアはOSと応用ソフトウェアの中間に位置し、DBMSやトランザクションモニタ、Webアプリケーションサーバのように多くのアプリが共通して使う機能を提供する。資源割当てと割込み処理を担うのはカーネル、コマンドを解釈するのはシェル、原始プログラムを翻訳するのはコンパイラであり、いずれもミドルウェアではない。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（ミドルウェア）
OSにおけるシェルの役割の説明として、適切なものはどれか。
シェルは利用者とカーネルの間に立ち、入力されたコマンドを解釈してカーネルに実行を依頼する部分である。実行権の割当てはタスクスケジューラ、ページの入替えは仮想記憶管理、格納位置と空き領域の管理はファイル管理の仕事で、いずれもカーネル側の機能であってシェルの役割ではない。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（オペレーティングシステム）
ソフトウェアの機能を外部のプログラムから呼び出すための取決めであるAPIの説明として、適切なものはどれか。
APIは、ソフトウェアの機能を外から呼び出すための約束事で、関数名・引数・戻り値・データ形式などを定める。内部の実装が隠されるので、呼び出す側は中身を読まずに部品として使え、実装が変わってもAPIが同じなら影響を受けない。OSの機能だけでなくライブラリやWeb API（HTTPで呼び出す）にも使われ、翻訳時の最適化方式とは無関係である。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（ミドルウェア・API）
レコードのキーの値から一定の計算によって格納位置を求め、先頭から順に探すことなく目的のレコードへ直接アクセスできるファイル編成はどれか。
キーの値をハッシュ関数などで格納位置に対応づけるのが直接編成ファイルで、計算した位置へ直接アクセスできる。順編成は先頭から順に読む順次アクセスだけ、索引編成は索引を引いてから読むので計算ではなく索引の探索を伴う。区分編成はメンバとディレクトリからなり、プログラムライブラリなどに使われる編成である。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（ファイルシステム・ファイル編成）
次のディレクトリ構成において、カレントディレクトリが /home/user1/work であるとき、ファイル report.txt を相対パスで正しく指定したものはどれか。ここで、ディレクトリの区切りは「/」、カレントディレクトリは「.」、親ディレクトリは「..」で表すものとする。
/+-- home| +-- user1| | +-- docs| | | +-- report.txt| | | +-- memo.txt| | +-- work| | +-- data.csv| +-- user2| +-- docs| +-- plan.txt+-- var +-- log +-- sys.log
カレントの /home/user1/work から「..」で1階層上がると /home/user1 になり、そこから docs/report.txt をたどれば目的のファイルに届く。「./docs/report.txt」はカレント直下のdocsを指すが work の下にdocsはない。「../../docs/report.txt」は2階層上がって /home/docs/report.txt、「/docs/report.txt」はルート直下を指しており、いずれも存在しない。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（ファイルシステム・ディレクトリ）
次のディレクトリ構成において、カレントディレクトリが /home/user2/docs であるとき、ファイル data.csv を相対パスで正しく指定したものはどれか。ここで、ディレクトリの区切りは「/」、カレントディレクトリは「.」、親ディレクトリは「..」で表すものとする。
/+-- home| +-- user1| | +-- docs| | | +-- report.txt| | | +-- memo.txt| | +-- work| | +-- data.csv| +-- user2| +-- docs| +-- plan.txt+-- var +-- log +-- sys.log
カレントの /home/user2/docs から「..」を2つ書くと /home まで上がり、そこから user1/work/data.csv とたどればよい。「..」が1つだと /home/user2 が起点になり /home/user2/user1/… を指してしまう。「..」が3つだとルートまで上がって /user1/… となる。最後の選択肢は /home/user1/data.csv を指し、work を通っていないので誤りである。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（ファイルシステム・ディレクトリ）
次のディレクトリ構成において、カレントディレクトリが /var/log であるとき、相対パス ../../home/user1/docs/memo.txt が指すファイルを絶対パスで表したものはどれか。ここで、ディレクトリの区切りは「/」、カレントディレクトリは「.」、親ディレクトリは「..」で表すものとする。
/+-- home| +-- user1| | +-- docs| | | +-- report.txt| | | +-- memo.txt| | +-- work| | +-- data.csv| +-- user2| +-- docs| +-- plan.txt+-- var +-- log +-- sys.log
カレントの /var/log から「..」で /var、もう1つの「..」でルート「/」まで上がる。そこから home/user1/docs/memo.txt をたどるので /home/user1/docs/memo.txt となる。「..」を1つしか数えないと /var/home/…、「..」を無視して単純に連結すると /var/log/home/… になり、docs を飛ばすと /home/user1/memo.txt になってしまう。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（ファイルシステム・ディレクトリ）
毎週日曜日の夜にフルバックアップを取得し、月曜日から土曜日までは毎日、前日のバックアップ以降に変更されたファイルだけを保存する増分バックアップを取得している。金曜日の朝に磁気ディスクが故障したとき、木曜日の夜の状態に復元するために必要なバックアップは何本か。
増分バックアップは前回のバックアップ以降の変更分しか含まないため、日曜のフルバックアップを復元したあと、月・火・水・木の増分を古い順に順次適用する必要がある。よって1＋4＝5本となる。2本で済むのは差分バックアップ（フル＋最新の差分）の場合であり、1本はフルバックアップだけを毎日取っている場合、7本は1週間分すべてを数えた誤りである。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（ファイルシステム・バックアップ）
複数の目的プログラム（オブジェクトファイル）やライブラリを結合して、1つの実行可能プログラムを作るソフトウェアはどれか。
目的プログラムやライブラリを結合して実行可能プログラムを作るのがリンカ（連係編集プログラム）である。コンパイラは原始プログラムを目的プログラムへ翻訳する段階、ローダは出来上がった実行可能プログラムを主記憶へ読み込んで実行できる状態にする段階を担当する。インタプリタは原始プログラムを1行ずつ解釈して実行するので、そもそも結合の工程を持たない。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（開発ツール・言語処理ツール）
組込みシステムの開発でクロスコンパイラを使ったクロス開発が行われる主な理由はどれか。
クロスコンパイラは、動作しているコンピュータとは別のアーキテクチャ向けの目的プログラムを生成するコンパイラであり、資源の乏しい組込み機器の開発で使われる。組込み機器でもC言語などの高水準言語は広く使われ、OSがオープンソースである必要もない。1行ずつ解釈して実行するのはインタプリタの働きで、クロスコンパイラとは関係がない。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（開発ツール）／IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類6：ハードウェア（組込みシステム）
OSI（Open Source Initiative）が示すオープンソースの定義に照らして、オープンソースソフトウェアの条件として適切なものはどれか。
オープンソースの定義は、再配布の自由、ソースコードの入手、派生物の作成と配布の許可、個人やグループ・利用分野で差別しないことなどを求めている。無償であることは条件ではなく、有償で販売してもよい。商用利用の禁止や、改変の事前承認を求めることは「差別しない」「派生物を認める」という条件に反するため、いずれもオープンソースとは認められない。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（オープンソースソフトウェア）
GPLに代表されるコピーレフト型のOSSライセンスの特徴として、適切なものはどれか。
コピーレフトとは、派生物にも同じライセンスを引き継がせ、ソースコードの公開を求める考え方で、GPLはその代表である。著作権表示だけでよいのはMIT License、特許条項を持ち改変部分の公開を求めないのはApache License 2.0の特徴である。GPLは商用利用を禁じてはおらず、非営利限定とする選択肢はオープンソースの定義にも反する。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類5：ソフトウェア（オープンソースソフトウェア・OSSのライセンス）
2つの入力A, Bに対する出力Xが、次の真理値表のようになる回路はどれか。
A B | X ------+--- 0 0 | 1 0 1 | 0 1 0 | 0 1 1 | 1
AとBが等しいとき1、異なるとき0になっているので、これは一致回路（XNOR、排他的論理和の否定）である。OR回路の出力は0,1,1,1、NAND回路は1,1,1,0、排他的論理和は0,1,1,0であり、いずれも表と一致しない。特に排他的論理和は出力がちょうど反転した形になるので、否定であることを見落とさないようにする。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類6：ハードウェア（論理回路）
2入力のNANDゲートだけを使ってOR回路を構成するとき、必要なNANDゲートの最小個数はどれか。ここで、1つの入力信号を分岐させて同じゲートの2つの入力に与えてもよいものとする。
NANDの2入力に同じ信号Aを与えると出力はAの否定になるので、NAND1個でNOTが作れる。ド・モルガンの法則よりA＋B＝（Aの否定・Bの否定）の否定なので、Aの否定用に1個、Bの否定用に1個、その2つを入力とするNANDが1個で、合計3個必要である。1個ではNOTしか作れず、2個ではAND回路（NANDの出力を反転）にしかならない。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類6：ハードウェア（論理回路）
半加算器において、2つの入力A, Bに対する桁上げ出力C（キャリー）を表す論理式はどれか。
半加算器は1桁の2進数2個を足す回路で、A＝B＝1のときだけ桁上げが起きる。これは論理積そのものである。和の出力Sのほうは、入力が異なるときだけ1になる排他的論理和で表される。論理和ではA＝1,B＝0のときにも1になってしまい、論理積の否定（NAND）は出力が逆になるため、いずれも桁上げにはならない。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類6：ハードウェア（論理回路・加算器）
全加算器に、入力A＝1、入力B＝0、下位からの桁上げ入力Cin＝1 を与えたとき、和の出力Sと上位への桁上げ出力Cout の組合せはどれか。
全加算器は3つの入力の合計を2桁の2進数で出力する。1＋0＋1＝2は2進数で10なので、下位のS＝0、上位のCout＝1となる。S＝1になるのは1が奇数個のとき（入力の排他的論理和）なので、1が2個の今回はS＝0である。またCoutは1が2個以上のときに1になるため、Cout＝0とする選択肢は誤りである。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類6：ハードウェア（論理回路・加算器）
論理式 （Aの否定・B）＋（A・B）＋（A・Bの否定） を簡単化したものはどれか。ここで「・」は論理積、「＋」は論理和を表す。
入力(A,B)が(0,0)のときだけ3つの項がすべて0になり、(0,1)(1,0)(1,1)ではいずれかの項が1になるので、出力は0,1,1,1すなわちA＋Bである。カルノー図でも、A＝1の行とB＝1の列がすべて1になるので2つのまとまりでくくれてA＋Bとなる。A・Bは(1,1)だけ、排他的論理和は(1,1)で0、Aの否定＋Bの否定は(0,0)で1になるため、いずれも一致しない。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類6：ハードウェア（論理回路・論理式の簡単化）
フリップフロップの説明として、適切なものはどれか。
フリップフロップは1ビットを保持する順序回路の基本素子で、現在の状態と入力によって次の状態が決まる。レジスタやSRAMなどに使われる。入力の組合せだけで出力が決まるのは加算器などの組合せ回路、アナログとディジタルの変換はA/D変換器の役割である。フリップフロップは電源を切ると内容が失われる揮発性であり、フラッシュメモリの記憶単位でもない。
根拠：IPA 基本情報技術者試験 シラバス Ver.9.2 大分類2：コンピュータシステム 中分類6：ハードウェア（論理回路・順序回路）
ランダム出題の演習ツールです（JavaScript が有効な場合に動きます）。上の「確認問題」はそのままでもすべて読めます。
※ 解説は学習用の情報提供です。最新の出題範囲・制度は必ずIPAの公式発表をご確認ください。
※ 出題はIPA公開のシラバスVer.9.2（2026年1月8日適用）に沿った仮の宿 学習室のオリジナル問題です。擬似言語の記述形式もIPA公開の仕様に合わせています。試験制度・実施要項はIPAの公式発表をご確認ください（2027年度春ごろに新試験制度へ移行予定）。