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論理回路・コンピュータアーキテクチャ過去問・一問一答
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ブール代数と論理ゲート10問
- cs-logic-001・易論理式 を簡単化したものはどれか。
- cs-logic-002・易2入力 NAND ゲートの2つの入力をつないで、1つの入力 A を与えたとき、出力はどれになるか。
- cs-logic-003・易排他的論理和 を、論理積・論理和・否定で表したものはどれか。
- cs-logic-004・標準論理式 を簡単化したものはどれか。
- cs-logic-005・標準3入力 A, B, C のうち、ちょうど2つが1のときだけ出力が1になる論理関数を、主加法標準形（最小項の論理和）で表すとき、最小項はいくつ必要か。
- cs-logic-006・標準3入力 A, B, C のうち2つ以上が1のとき出力が1になる多数決関数の、最小積和形はどれか。
- cs-logic-007・標準2入力 NOR ゲートだけを用いて、2入力の論理和 を実現するのに必要な NOR ゲートの最小個数はいくつか。
- cs-logic-008・標準論理式 の否定と等しいものはどれか。
- cs-logic-009・難論理式 を簡単化したものはどれか。
- cs-logic-010・標準2変数の論理関数（2つの入力に対して出力0または1を定めるもの）は、全部で何種類あるか。
カルノー図と組み合わせ回路11問
- cs-logic-011・易カルノー図の行や列の見出しを 00, 01, 11, 10 の順に並べる理由として、適切なものはどれか。
- cs-logic-012・標準4変数 A, B, C, D のカルノー図で、隣接する1のマス4個（2×2 の正方形や1列4個）を1つのグループにまとめると、そのグループを表す積の項に残る変数の数はいくつか。
- cs-logic-013・標準3変数の論理関数 f(A, B, C) が、最小項の番号（ABC を2進数とみなした値）0, 2, 4, 6 で1、それ以外で0になるとき、f の最小積和形はどれか。
- cs-logic-014・標準4変数の論理関数 f(A, B, C, D) が、最小項の番号（ABCD を2進数とみなした値）0, 1, 2, 3, 8, 9, 10, 11 で1、それ以外で0になるとき、f の最小積和形はどれか。
- cs-logic-015・難論理関数 f(A, B, C) の出力は、最小項の番号（ABC を2進数とみなした値）1, 3, 7 で1、5 ではドントケア（0でも1でもよい）、それ以外で0である。ドントケアを適切に利用したときの最小積和形はどれか。
- cs-logic-016・易1ビットの2つの入力 A, B を加算する半加算器の、和 S と桁上げ C の論理式の組合せとして正しいものはどれか。
- cs-logic-017・標準入力 A, B と下位からの桁上げ X を加算する全加算器の、桁上げ出力を表す式として正しいものはどれか。
- cs-logic-018・易8本の入力のうち1本を選んで出力するマルチプレクサに必要な選択信号の本数はいくつか。
- cs-logic-019・易3ビットの2進数を入力とし、その値に対応する1本の出力線だけを1にするデコーダの出力線の数はいくつか。
- cs-logic-020・標準nビットの加算器について、正しい記述はどれか。
- cs-logic-021・標準2の補数表現を用いる加算器で、減算 A − B を行う方法として適切なものはどれか。
フリップフロップと順序回路12問
- cs-logic-022・易エッジトリガ型の D フリップフロップの動作として、適切なものはどれか。
- cs-logic-023・易JK フリップフロップに J=1, K=1 の入力を与えてクロックが入ったときの動作はどれか。
- cs-logic-024・標準T フリップフロップの特性方程式（現在の出力 Q と入力 T から、次の出力 を表す式）はどれか。
- cs-logic-025・易NOR ゲート2個で構成した SR ラッチで、使用が禁止されている入力の組合せはどれか。
- cs-logic-026・標準順序回路のうち、ミーリ型の説明として適切なものはどれか。
- cs-logic-027・易5つの状態をもつ順序回路を、状態を2進数で符号化して D フリップフロップで実現するとき、必要なフリップフロップの最小個数はいくつか。
- cs-logic-028・易4個のフリップフロップで構成した2進アップカウンタは、0から数え始めて最大いくつまで数えられるか（次に0に戻る直前の値）。
- cs-logic-029・標準4ビットの右シフトレジスタの内容が 1011 である。クロックごとに全体を1ビット右へずらし、左端に入力を取り込む。入力として 0, 1 の順に2クロック分与えた後の内容はどれか。
- cs-logic-030・難状態 S0, S1 からなるミーリ型順序回路の動作は次のとおりである（「入力/出力 → 次状態」で示す）。S0 では 0/0 → S0、1/0 → S1、S1 では 0/0 → S0、1/1 → S1。初期状態 S0 で入力系列 0111011 を左から順に与えたときの出力系列はどれか。
- cs-logic-031・難JK フリップフロップの出力を0から1に変化させたい。クロックの直前に与える J, K の値として適切なものはどれか。ここで、X はドントケア（0でも1でもよい）を表す。
- cs-logic-032・標準エッジトリガ型フリップフロップのセットアップ時間の説明として、適切なものはどれか。
- cs-logic-033・標準D ラッチとエッジトリガ型 D フリップフロップの違いとして、適切なものはどれか。
CPU構造・パイプライン・キャッシュメモリ17問
- cs-logic-034・易シングルサイクル方式のプロセッサで、各命令の実行に必要な時間が、ロード命令 800ps、ストア命令 700ps、演算命令 600ps、分岐命令 500ps である。クロック周波数の上限はいくらか。
- cs-logic-035・標準クロック周波数 2GHz のマルチサイクル方式プロセッサで、命令の出現頻度と必要なクロック数が、ロード/ストア命令 40%・5クロック、演算命令 40%・4クロック、分岐命令 20%・3クロックである。平均 CPI と性能の組合せとして適切なものはどれか。
- cs-logic-036・易各ステージの処理時間が等しい5段のパイプラインで、十分多くの命令をハザードなしに実行したとき、パイプラインを用いない場合と比べたスループットの向上は、理想的に何倍か。
- cs-logic-037・標準パイプラインで、先行する命令が書き込むレジスタの値を、後続の命令が書き込み前に読み出そうとして生じるハザードと、その主な対策の組合せとして適切なものはどれか。
- cs-logic-038・難5段パイプライン（IF, ID, EX, MEM, WB）がフォワーディング回路を備えていても、1クロックのストールが必要になる命令の並びはどれか。
- cs-logic-039・標準分岐予測を行うパイプラインプロセッサで、予測が外れたときの処理として適切なものはどれか。
- cs-logic-040・易キャッシュメモリが効果を発揮する根拠の一つである「空間的局所性」の説明として、適切なものはどれか。
- cs-logic-041・標準キャッシュのアクセス時間が 2ns、主記憶のアクセス時間が 50ns、ヒット率が95%のとき、平均アクセス時間はいくらか。ここで、ミスしたときは主記憶のアクセス時間だけがかかるものとする。
- cs-logic-042・難理想 CPI が1のパイプラインプロセッサで、命令キャッシュのミス率が2%、データキャッシュのミス率が5%、ミスペナルティが100クロックである。ロード/ストア命令が全命令の30%を占めるとき、キャッシュミスを考慮した実効 CPI はいくらか。
- cs-logic-043・難32ビットのバイトアドレスをもつ計算機で、容量16Kバイト（16384バイト）、ブロックの大きさ64バイトのダイレクトマップ方式のキャッシュを用いる。アドレスを分割したときのタグ・インデックス・オフセットのビット数の組合せはどれか。
- cs-logic-044・標準キャッシュの容量を一定にしたまま、ブロック（ライン）の大きさを大きくしたときの一般的な影響として、適切なものはどれか。
- cs-logic-045・標準キャッシュの書込み方式のうち、ライトバック方式の説明として適切なものはどれか。
- cs-logic-046・標準2の補数表現の16ビットの即値 0xFFF6 を、符号拡張によって32ビットにした。得られるビット列と、それが表す値の組合せとして正しいものはどれか。
- cs-logic-047・標準あるプログラムの実行時間の60%を占める処理だけを3倍に高速化した。プログラム全体の処理速度は何倍になるか。
- cs-logic-048・標準パイプラインで構造ハザードが生じる例として、適切なものはどれか。
- cs-logic-049・難シングルサイクル方式のデータパスで、各構成要素の遅延が、命令メモリ 200ps、レジスタファイルの読出し 100ps、ALU 150ps、データメモリ 250ps、レジスタファイルへの書込み 50ps である（その他の遅延は0とする）。ロード命令の実行に必要な時間はいくらか。
- cs-logic-050・標準キャッシュのマッピング方式のうち、主記憶のブロックをキャッシュのどのラインにも格納できるものはどれか。