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処理形態とシステム構成の基本

標準約 31 分6 用語過去問 10 題

この単元の目標

  • 集中処理と分散処理を、それぞれの長所と短所とあわせて見分けられる。
  • 並列処理が、処理を分けて同時に動かすことで処理時間を縮めるしくみを説明できる。
  • 機器どうしの立場の違いでクライアントサーバシステムとピアツーピアを見分け、Webシステムがどちらに属するかを説明できる。
用語総表(6 語)
用語ひとことで着目点
集中処理処理を 1 台のコンピュータに集めて行う形態。処理をどこで行うか
分散処理ネットワークで結んだ複数のコンピュータに処理を分け持たせる形態。処理をどこで行うか
並列処理処理を分けて複数の CPU で同時に実行し、時間を縮める方式。処理をどう進めるか
クライアントサーバシステム要求する側と提供する側に役割を分けた構成。機器がどんな立場で関わるか
ピアツーピア専用のサーバを置かず、対等な機器どうしが直接やり取りする構成。機器がどんな立場で関わるか
WebシステムWeb ブラウザをクライアントとして使うクライアントサーバ型の仕組み。機器がどんな立場で関わるか

用語

集中処理は、処理を1 台のコンピュータ (ホストコンピュータ) に集めて、まとめて行う処理形態である。

利用者の端末は中心のコンピュータに接続して使い、データの保管や計算は中心側が一手に引き受ける。管理や保守を 1 か所で行えるため運用をそろえやすいが、中心のコンピュータが故障すると全体が止まる。

たとえ町じゅうの荷物を 1 か所の大きな集配所だけで仕分けるやり方。目が行き届きやすい反面、その集配所が止まれば配達がすべて止まる。

分散処理は、ネットワークで結んだ複数のコンピュータに処理を分け持たせ、連携しながら全体の処理を進める処理形態である。

  • 分散処理
    • 水平分散
      • 同じ階層の機器どうしで処理を分け合う
    • 垂直分散
      • 上位と下位の機器が役割を分けて受け持つ

一部の機器が止まっても残りの機器で処理を続けやすく、台数を増やして能力を伸ばしやすい一方、機器どうしの連携や管理は複雑になる。同じ階層の機器が横並びで処理を分け合う形を水平分散、上位と下位の機器が役割を分けて受け持つ形を垂直分散という。

たとえ地区ごとに集配所を置いて荷物を分け持つやり方。1 か所が止まっても他の集配所で回せるが、集配所どうしの連絡が欠かせない。

出題のポイント

  • 出題水平負荷分散は、同じ処理を行うコンピュータを横並びに複数置き、仕事を振り分けて 1 台に負荷が偏らないようにする方式である。
  • 出題グリッドコンピューティングは、ネットワーク上の多数のコンピュータの処理能力を束ね、仮想的に 1 台の大きな計算機として使う方式である。

この用語の過去問 3 題 分散処理

「集中処理」と「分散処理」の違い

観点集中処理分散処理
決め手処理を受け持つ機器1 台の中心のコンピュータネットワークで結んだ複数のコンピュータ
管理1 か所でまとめて行える機器ごとに分かれ、複雑になりやすい
故障の影響中心が止まると全体が止まる一部が止まっても残りで続けやすい

並列処理は、一連の処理を同時に進められる単位に分け、複数の CPU に割り当てて同時に実行し、処理時間を縮める方式である。

  1. まとまった処理
  2. 同時に進められる単位に分割
  3. 複数の CPU に割り当て
  4. 同時に実行して結果をまとめる

各 CPU が同時に動き、結果をまとめるので全体の時間が縮む。

4 / 4

1 台のコンピュータに載せた複数の CPU で行う場合も、複数台のコンピュータで分け合う場合もある。分けた部分どうしが互いの結果を待たずに進められるほど、時間を縮める効果が大きくなる。

たとえ大量の封筒詰めを数人で分けて同時に進めると、1 人で順に詰めるより早く終わる。

出題のポイント

  • 出題マルチスレッドは、1 本のプログラムの中に複数の処理の流れ (スレッド) を作り、それらを並行して進める仕組みである。
  • 出題スケールアウトは、サーバの台数を増やして処理を並行して分け合い、システム全体の処理能力を高める方法である。
  • 出題スーパコンピュータは、多数のプロセッサによる並列処理で計算能力を高めた計算機で、膨大な計算量の科学技術計算に使われる。

この用語の過去問 3 題 並列処理

「分散処理」と「並列処理」の違い

観点分散処理並列処理
決め手着目点処理を複数のコンピュータに分け持たせる構成処理を同時に実行して時間を縮める進め方
使う装置ネットワークで結んだ複数台1 台の中の複数の CPU でも、複数台でもよい

クライアントサーバシステムは、サービスを要求する側 (クライアント) と提供する側 (サーバ) に役割を分け、ネットワークを通じて連携させる構成である。

要求

応答

要求

応答

クライアント
要求する側

サーバ
提供する側

クライアント

クライアントが処理を依頼し、サーバが結果を返すという要求と応答のやり取りで動く。データやプログラムをサーバに置けば、管理や更新をサーバ側でまとめて行える。

たとえ図書館の利用者がカウンターで本を頼み、職員が書庫から出してくる関係。頼む人と応じる人の役が決まっている。

覚え方client は「依頼人」、server は「仕える人」。依頼する側と応じる側という語の意味がそのまま役割になる。

出題のポイント

  • 出題シンクライアントは、クライアントには入力と表示などの最小限の機能だけをもたせ、アプリケーションの実行とデータの管理をサーバ側に集める形態である。

この用語の過去問 2 題 クライアントサーバシステム

ピアツーピアは、専用のサーバを置かず、ネットワークにつながる機器どうしが対等な立場で直接データをやり取りする構成である。

各機器が、サービスを受ける側にも提供する側にもなる。特定のサーバに負荷が集まらない一方、管理が機器ごとに分かれるため、全体をまとめて管理しにくい。

たとえ参加者どうしが手渡しで本を貸し借りする読書会。図書館のような中心の窓口はなく、誰もが貸す側にも借りる側にもなる。

覚え方peer は「同輩・仲間」の意味。仲間から仲間へ (to) 直接つながる、と読む。

出題のポイント

  • 出題スタンドアロンは PC をネットワークにつながずに 1 台で使う形態で、機器どうしがネットワークでつながって成り立つピアツーピアとは接続の有無で分かれる。

この用語の過去問 1 題 ピアツーピア

「クライアントサーバシステム」と「ピアツーピア」の違い

観点クライアントサーバシステムピアツーピア
決め手機器の立場要求する側と提供する側に分かれるすべての機器が対等で、どちらの役も担う
サーバサービスを提供するサーバを置く専用のサーバを置かない
管理サーバ側でまとめて行える機器ごとに分かれる

Webシステムは、利用者側のWebブラウザをクライアントとして使い、Webサーバとの要求と応答でサービスを提供するクライアントサーバシステムの一形態である。

  1. ブラウザが要求を送る
  2. Webサーバが受け取る
  3. サーバ側で処理する
  4. 応答が画面に表示される

応答がブラウザに返り、利用者の画面に結果が表示される。

4 / 4

利用者は専用のソフトウェアを入れなくても、ブラウザがあればサービスを使える。機能の追加や修正はサーバ側で行えば済むため、多くの端末に配り直す手間がかからない。規模の大きなシステムでは、例えば画面を返す Web サーバ、業務の処理を行うアプリケーションサーバ、データを管理するデータベースサーバのように、役割ごとにサーバを分けることがある。

覚え方web は「くもの巣」。世界中に張りめぐらされた網の上のサーバを、ブラウザという 1 つの入口から使う。

要点

  • 処理をどこで行うかの分け方 (集中処理と分散処理) と、機器がどんな立場で関わるかの分け方 (クライアントサーバシステムとピアツーピア) は別の軸である。
  • 並列処理は、処理を同時に進められる単位に分けて複数の CPU で動かし、全体の処理時間を縮める。
  • Webシステムは、Web ブラウザをクライアントとして使うクライアントサーバシステムの一形態である。

確認問題

この単元の過去問から 5 題

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