マルチプロセッサによる並列処理で得られる高速化率|科目A-1(応用情報技術者) 令和7年 春期午前試験 問11

出典:令和7年春期 午前 問11 分野:システム構成要素 / システムの構成
マルチプロセッサによる並列処理で得られる高速化率(単一プロセッサのときと比べた倍率)Eを,次の式によって評価する。r=0.9のアプリケーションの高速化率がr=0.3のものの3倍となるのは,プロセッサが何台のときか。 Aマルチプロセッサによる並列処理で得られる高速化率 ここで,  n:プロセッサの台数(1≦n)  r:対象とする処理のうち,並列化が可能な部分の割合(0≦r≦1) とし,並列化に伴うオーバーヘッドは考慮しないものとする。
  • ア:3
  • イ:4
  • ウ:5
  • エ:6
応用情報技術者
解説

高速化率は、次の式で求めます。

E = 1 ÷(1 - r + r ÷ n)

r = 0.9の高速化率が、r = 0.3の高速化率の3倍になるため、次の式が成り立ちます。

1 ÷(0.1 + 0.9 ÷ n)= 3 ÷(0.7 + 0.3 ÷ n)

両辺を交差して掛けると、次のようになります。

0.7 + 0.3 ÷ n = 3 ×(0.1 + 0.9 ÷ n)

0.7 + 0.3 ÷ n = 0.3 + 2.7 ÷ n

0.4 = 2.4 ÷ n

0.4n = 2.4

n = 6

したがって、プロセッサが6台のとき、r = 0.9の高速化率はr = 0.3の高速化率の3倍になります。

したがって、が適切です。

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まず押さえたいこと

並列処理の高速化率を比較する問題では、まずそれぞれの並列化可能割合rを高速化率の式に当てはめ、二つの高速化率の比が条件を満たすようにプロセッサ数nを求めるのが基本です。個々の高速化率ではなく、「一方が他方の何倍か」という比に注目すると式を整理しやすくなります。

迷ったときの判断軸

rが大きいほど並列化の恩恵を受けやすい一方、並列化できない部分1 - rはプロセッサ数を増やしても残る点に注意します。また、nはプロセッサの台数なので、求めた値が選択肢の整数と一致するかを最後に確認しましょう。

科目Bにつなげるために

特にプロフェッショナルデジタルスキル(システム)試験合格を目指す方は、この式をプロセッサ数を増やしたときの性能向上の限界を評価する考え方として理解しましょう。並列化率が低い処理では、ハードウェアを増強しても期待どおりに性能が伸びないという、性能設計やキャパシティプランニングの判断につながります。