ソフトウェア・ハードウェア分野の対策と勉強方法【基本情報技術者試験】

こんにちは、ユキです。
新卒で大企業のSIerに入社し、現在は大手の業務システムWebアプリケーションを開発しています。

ペン子

ソフトウェア・ハードウェア分野の対策ってどうすればいいの？

ユキ

一見難しそうに見えるけど、イメージをしっかり持つことが大切だよ！

結論からいうと、ソフトウェア・ハードウェアの問題はイメージをしっかり持って勉強することが大切になります。

よく出題される論理回路の問題や並列実行の問題もイメージがめちゃくちゃだと解くことはできません。
そこで今回はソフトウェア・ハードウェアの対策と勉強方法について解説します。
コーヒーでも飲みながらゆっくり読んでみてください。

ソフトウェア・ハードウェア分野とは
効果的な対策の仕方
おすすめの勉強方法
まとめ

ソフトウェア・ハードウェア分野とは

ソフトウェア・ハードウェアの分野はページング方式や論理回路などのコンピュータの中身のことをよく出題しています。

以前まではソフトウェアとハードウェアの分野は別々でしたが、令和２年度春季試験以降にソフトウェアとハードウェアの分野は統合されました。

主な出題範囲は下記のような感じになります。

ページング方式などの仮想記憶方式（ソフトウェア）
スレッドを用いた並列実行（ソフトウェア）
インタプリタ・コンパイラ（ソフトウェア）
機械語命令（ハードウェア）
フリップフロップ（ハードウェア）
論理回路（ハードウェア）

効果的な対策の仕方

ソフトウェア・ハードウェアは簡単な問題も多いですが、たまに難しい問題がくることもあり、特にソフトウェアの実行形式とかがくると頭を悩ませることになると思います。

まずは、手元にあるコンピュータはどのように実行され、どのように作られているかをざっくりイメージしてみてください。
コンピュータを構成するハードウェアの仕組みを覚え、実行にはどのソフトウェアで動いているのかを考えれるようにしましょう。

そこでここからは、ソフトウェア・ハードウェアで頻出の分類を３つに絞って対策を解説していきます。

仮想記憶方式

仮想記憶方式は主にページング方式が出題されるかと思います。
仮想記憶方式は、プログラムに必要なメモリサイズが種記憶のサイズを超えた時にHDDなどの補助記憶装置を仮想アドレス空間として使い主記憶のサイズよりもより大きなプログラムを実行できるようにする方式です。

その中で代表的な方式であるページング方式は、主記憶と補助記憶をそれぞれ決まった大きさのページに分けて、ページテーブルに紐づけて管理する方式です。
基本情報技術者試験の午後試験ではページング方式の基本の操作である、「ページフォールト」、「ページイン」、「ページアウト」がよく出てきます。
この操作の内容は午前でも頻出なので覚えておきましょう。

また、ページ置き換えアルゴリズムの「FIFO」や「LIFO」で仮想ページの参照順を示す問題も出てくるのでノートに順番を書けるように練習しましょう。

機械語命令

機械語命令は、レジスタの内容や実行アドレスの算出方法などが出題されるかと思います。

機械語命令の形式はCOMETⅡの形式に沿っていて一般的にはオペコード（命令）とオペランドで構成されています。
レジスタの種類も汎用レジスタ、指標レジスタ、フラグレジスタなどがあり、それぞれの役割を覚える必要があります。
主に問題として出るのは命令の実行が終わってからのレジスタの内容です、
これはレジスタの役割を覚え、順番に処理していけばわかる問題なので、処理の順番を紙に書いて整理しながら解いていきましょう。

論理回路

論理回路は、論理演算が中心となって出題されるかと思います。

論理回路はそもそも論理演算を実行する回路で論理演算した際の出力値が現場でも基本情報技術者試験でも重要になってきます。
論理演算は小学校で習う算数に似ていますが、使う値は「真」と「偽」の２つだけとなります。
実際には「真」→「１」、「偽」→「０」となります。
これをANDやORの論理演算を用いて出力値を操作するというわけです。

論理回路の問題はこの論理演算を理解していれば簡単に解ける問題が多く、サービス問題になります。
対策をしっかりしてマスターしておきましょう。