情報処理技術者試験の高度区分向け過去問題集です。
科目A-2試験（旧午前Ⅱ試験）で出題される問題のうち、中分類『ハードウェア』の問題をまとめています。
過去問題（令和期）
令和2年度秋期から令和7年度秋期に出題された問題です（重複除く）
ハードウェア
WAITが入らないときには4クロックでメモリアクセスするMPUがある。メモリアクセスが最も速い組合せはどれか。
| クロック周波数 | WAIT | |
| ア | 8 MHz | 0 クロック |
| イ | 10 MHz | 1 クロック |
| ウ | 12.5 MHz | 2 クロック |
| エ | 16 MHz | 3 クロック |
解答・解説
解答
エ ［ES 令和6年度秋期 問10］
解説
メモリアクセス時間は、1回のアクセスにかかる時間で決まります。時間が短いほど、アクセス速度は速くなります。アクセス時間は以下の式で計算できます。
( 基準クロック数 + WAITクロック数 ) ÷ クロック周波数
各選択の条件を当てはめて計算すると、以下の通りになります。
- (4+0)÷8×10⁶[Hz] = 4÷8×10⁶ = 0.5×10⁻⁶[秒] = 500[ナノ秒]
- (4+1)÷10×10⁶[Hz] = 5÷10×10⁶ = 0.5×10⁻⁶[秒] = 500[ナノ秒]
- (4+2)÷12.5×10⁶[Hz] = 6÷12.5×10⁶ = 0.48×10⁻⁶[秒] = 480[ナノ秒]
- (4+3)÷16×10⁶[Hz] = 7÷16×10⁶ = 0.4375×10⁻⁶[秒] = 437.5[ナノ秒]
図の全加算器において，Xに当てはまる論理ゲートとして，適切なものはどれか。ここで，HAは半加算器，入力のC0は，下位の桁からの桁上がり信号を表す。
- AND
- NAND
- NOR
- OR
解答・解説
解答
エ ［ES 令和6年度秋期 問11］
解説
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DCモーターにおけるPWM制御方法はどれか。
- パルス周期によって，モーターの回転角を制御する。
- パルス数によって，モーターの回転角を制御する。
- パルス数によって，モーターの回転数を制御する。
- パルスのデューティ比によって，モーターの回転数を制御する。
解答・解説
解答
エ ［ES 令和5年度秋期 問10］
解説
PWM（Pulse Width Modulation：パルス幅変調） 制御は、DCモーターの回転数を調整するための一般的な方法です。この方法では、一定周期の矩形波（パルス）信号を使用し、そのデューティ比（Duty Cycle）を変えることで、モーターに供給される実効的な電圧を調整します。
- デューティ比とは、1周期のうち、パルスがON（High）になっている時間の割合です。
- デューティ比を大きくすると、ONになっている時間が長くなり、モーターに高い実効電圧が供給されるため、回転数が上がります。
- 逆にデューティ比を小さくすると、ONになっている時間が短くなり、実効電圧が下がるため、回転数が下がります。
この制御方法は、電圧を連続的に変化させるよりも、電力損失が少なく、効率が良いという利点があります。
- パルス周期は一定に保たれるのが一般的です。
- パルス数で回転角を制御するのは、ステッピングモーターの特性です。
- パルス数によってモーターの回転数を制御するPWM制御方式はありません。
- 正しいです。
表のインターバルタイマーを用いて約20ミリ秒ごとにタイマー割込みを発生させたい。16ビットタイマーコンペアレジスタに設定する値は10進数で幾つか。ここで，システムクロックは32MHzとする。
| 項目 | 説明 |
| タイマクロック | システムクロックを32分周したもの |
| 16ビットタイマカウンタ | タイマクロックの立ち上がりに同期してインクリメントされる。16ビットタイマコンペアレジスタから初期化指示があると0で初期化される。 |
| 16ビットタイマコンペアレジスタ | 設定された値と16ビットタイマカウンタの値が一致するとタイマ割込みを発生し，16ビットタイマカウンタに初期化指示を出す。 |
- 1
- 19
- 1,999
- 19,999
解答・解説
解答
エ ［ES 令和5年度秋期 問11］
解説
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フォトカプラの使用方法として，適切なものはどれか。
- それぞれ独立した電源で駆動される二つの回路間で，電気的に絶縁して信号を伝える。
- 対向するLEDとフォトトランジスタの間の光路上を，物体が横切ったことを検出する。
- ディスプレイの輝度を部屋などの明るさにあわせて適切に制御するために，環境の照度を測定する。
- 光ファイバで長距離通信を行うときに，送信側の出力素子として用いる。
解答・解説
解答
ア ［ES 令和5年度秋期 問12］
解説
フォトカプラ（Photocoupler）は、電気信号を光に変換して伝え、再び電気信号に戻すことで、入力側と出力側の回路を電気的に絶縁する電子部品です。
- 内部には、発光素子（LEDなど）と受光素子（フォトトランジスタ、フォトダイオードなど）が内蔵されています。
- 入力側の回路に電流が流れると、LEDが発光します。
- この光は絶縁された空間を通り、出力側のフォトトランジスタに当たります。
- フォトトランジスタは光を受けると導通状態となり、出力側の回路に信号が伝わります。
この仕組みにより、入力側と出力側の回路が物理的に接触することなく信号をやり取りできるため、ノイズの遮断や、異なる電位の回路間の安全な信号伝達に利用されます。例えば、高電圧回路と低電圧回路の間で信号をやり取りする場合などに不可欠です。
- 適切です。
- フォトインタラプタ（光電スイッチ） の使用方法です。物体の位置や回転を検出するセンサーとして使用されます。
- フォトダイオードやCdSセルなどの光センサーの使用方法です。
- LD（レーザダイオード） やLEDといった発光素子の使用方法です。
携帯機器に搭載されている補助記憶装置であるeMMCの説明として，適切なものはどれか。
- PCI Expressインタフェースをもつ高速なマルチメディアカード
- SATAインタフェースをもつフラッシュメモリのストレージ
- コンパクトフラッシュカードと同じ寸法の筐体に，1インチHDDを組み込んだストレージ
- マルチメディアカード規格を基に，BGAパッケージにフラッシュメモリ及びコントローラーを内蔵したストレージ
解答・解説
解答
エ ［ES 令和4年度秋期 問9］
解説
eMMC（embedded MultiMediaCard）は、スマートフォンやタブレット、ノートPCなどの携帯機器に広く採用されている補助記憶装置です。その名前が示す通り、embedded (組み込み)型のMultiMediaCard（MMC）です。
- マルチメディアカード規格を基に
eMMCは、かつてデジタルカメラなどで使われていたマルチメディアカード（MMC）の技術を元にしています。 - BGAパッケージ
eMMCのチップは、BGA（Ball Grid Array）パッケージと呼ばれる、基板に直接はんだ付けされるタイプです。これにより、機器の小型化と省スペース化が実現できます。 - フラッシュメモリとコントローラーを内蔵
eMMCは、データを保存するNAND型フラッシュメモリと、データの読み書きやウェアレベリング（寿命を延ばすための管理機能）を制御するコントローラーが、一つのパッケージにまとめられています。これにより、ホスト側のCPUの負担を軽減し、開発を簡素化します。
この構造により、eMMCは低コスト、低消費電力、小型という特徴を持ち、安価なモバイル機器に適しています。ただし、SSDに比べるとデータ転送速度は劣ります。
- PCI Express（PCIe）インタフェースを持つのは、NVMe SSDです。
- 一般的なSATA接続のSSDです。
- かつて携帯機器などで使われていたマイクロドライブの説明です。
- 適切です。
次の論理回路の入力A，Bに図のように信号を与えたときのCの出力波形はどれか。ここで，Cの初期値はLowとする。
解答・解説
解答
イ ［ES 令和4年度秋期 問12］
解説
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マイコンに供給するクロックとシリアル通信ポートに使用するクロックを共用するマイコンシステムがある。nが自然数のとき，クロックを2分の1に分周して57.6kビット/秒の通信速度が得られるクロック周波数は何MHzか。ここで，シリアル通信ポートのクロックの誤差は5%以内とする。
- 52
- 60
- 66
- 72
解答・解説
解答
イ ［ES 令和4年度秋期 問13］
解説
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内蔵ROM又は外部ROMに置いたプログラムを実行できるMPUがある。このMPUのバス幅，アクセスサイクル，クロック周波数の仕様を表に示す。このMPUで，外部ROMに置かれたある命令を実行したところ，処理時間は1マイクロ秒だった。同じ命令を内蔵ROMに置いて処理した場合，処理時間は何ナノ秒か。ここで，この命令はバスアクセス時間内に実行が完了し，命令は4バイトバウンダリで配置されているものとする。
| 項目 | 内蔵ROM | 外部ROM |
| バス幅（ビット） | 32 | 8 |
| アクセスサイクル（クロック） | 2 | 4 |
| クロック周波数（Hz） | 16 | 16 |
- 62.5
- 125
- 250
- 500
解答・解説
解答
イ ［ES 令和4年度秋期 問14］
解説
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- ー
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PWM（パルス幅変調）で変調された信号をアナログ電圧として復調する回路はどれか。
解答・解説
解答
ア ［ES 令和3年度秋期 問11］
解説
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- ー
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プログラムと定数をROMから読みだすために，アドレスバスとチップセレクト信号（CS）を図のように接続した。アドレスバスはA₀がLSBである。このROMにアクセスできるメモリアドレスの範囲はどれか。ここで，解答群の数値は16進数で表記してある。
- 0000〜1FFF
- 4000〜7FFF
- 4000〜FFFF
- C000〜FFFF
解答・解説
解答
ウ ［ES 令和3年度秋期 問12］
解説
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TTLレベルの2入力AND回路を3入力AND回路にするために入力部に回路を追加した。3入力AND回路として，適切なものはどれか。
解答・解説
解答
ウ ［ES 令和3年度秋期 問13］
解説
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組込みシステムに適用されるCPUの低消費電力化技術に関する説明として，適切なものはどれか。
- トランジスタのしきい値電圧を低くすることによって，回路の動作は遅くなるがリーク電流が抑えられるので，低消費電力になる。
- トランジスタの消費電力は電源電圧の2乗に反比例するので，電圧を高くすることによって低消費電力になる。
- パワーゲーティングを用いることによって，ダイナミックな消費電力は少なくなるが，リーク電流に起因する消費電力は抑えることができない。
- レジスタに供給するクロックがダイナミックな消費電力を増加させる要因の一つなので，不要なブロックへのクロックの供給を止めることによって低消費電力になる。
解答・解説
解答
エ ［ES 令和3年度秋期 問14］
解説
組み込みシステムに用いられるCPUは、バッテリー駆動を前提とすることが多いため、低消費電力化が重要な技術です。
- クロックゲーティング
CPUの消費電力は、ダイナミック電力とスタティック電力に分けられます。ダイナミック電力は、クロック信号が切り替わる（0から1、1から0）際に発生する電力消費で、この消費電力はクロック周波数に比例します。クロックゲーティングは、不要な回路ブロックへのクロック供給を停止することで、このダイナミック電力を削減する技術です。これにより、消費電力を大幅に抑えることができます。
- しきい値電圧を低くすると、トランジスタの動作は速くなりますが、代わりにオフ状態のリーク電流が増加します。リーク電流はスタティック電力の主な原因であり、増加すると消費電力は高くなります。
- トランジスタの消費電力は電源電圧の2乗に比例します。したがって、電圧を高くすると消費電力は大幅に増加します。
- パワーゲーティングは、不要な回路ブロックへの電源供給を遮断することで、リーク電流に起因するスタティック電力を削減する技術です。ダイナミック電力も削減されますが、主な目的はリーク電流の抑制です。
- 適切です。
スイッチを押す力を電気エネルギーに変えるなどの方法で得られる，微弱な電力を用いた無線通信技術はどれか。
- EnOcean
- MIMO（Multiple Input, Multiple Output）
- PLC
- Wi-SUN
解答・解説
解答
ア ［ES 令和2年度秋期 問10］
解説
EnOceanは、エネルギーハーベスティング（環境発電） 技術と組み合わせることで、電池や外部電源を必要としない無線通信を実現する技術です。具体的には、スイッチを押す際の力、光（太陽光や室内の照明）、温度差、振動などから微弱な電力を生成し、その電力を使って無線信号を送信します。
この技術は、メンテナンスフリーで設置場所を選ばないため、ビルや家庭内のセンサーネットワーク、IoTデバイスなどで広く活用されています。
- 正しいです。
- MIMO（Multiple Input, Multiple Output）は、複数のアンテナを使って送受信を行うことで、無線通信の速度や信頼性を向上させる技術です。Wi-FiやLTEなどで広く使われています。
- PLC （Power Line Communication）は、電力線を通信線として利用する技術です。新たな通信ケーブルを敷設することなく、既存の電力線を使ってデータを送受信できます。
- Wi-SUNは、Wi-Fi Allianceが策定した、スマートメーターやスマートシティ向けの無線通信規格です。低消費電力で広範囲をカバーできるのが特徴です。
PLLのブロック図中のa～cに入れるべき回路の組合せとして，適切なものはどれか。
| a | b | c | |
| ア | 位相比較器 | 電圧制御発振器 | 分周器 |
| イ | 位相比較器 | 分周器 | 電圧制御発振器 |
| ウ | 電圧制御発振器 | 位相比較器 | 分周器 |
| エ | 電圧制御発振器 | 分周器 | 位相比較器 |
解答・解説
解答
イ ［ES 令和2年度秋期 問11］
解説
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コンバータとインバータで構成されるモータ駆動装置を表した図における，a，b，cの組合せとして，適切なものはどれか。
| a | b | c | |
| ア | 交流 | 交流 | 交流 |
| イ | 交流 | 直流 | 交流 |
| ウ | 直流 | 交流 | 直流 |
| エ | 直流 | 直流 | 直流 |
解答・解説
解答
イ ［ES 令和2年度秋期 問12］
解説
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車の自動運転に使われるセンサーの一つであるLiDARの説明として，適切なものはどれか。
- 超音波を送出し，その反射波を測定することによって，対象物の有無の検知及び対象物までの距離の計測を行う。
- 道路の幅及び車線は無限遠の地平線で一点（消失点）に収束する，という遠近法の原理を利用して，対象物までの距離を計測する。
- ミリ波帯の電磁波を送出し，その反射波を測定することによって，対象物の有無の検知及び対象物までの距離の計測を行う。
- レーザ光をパルス状に照射し，その反射光を測定することによって，対象物の方向，距離及び形状を計測する。
解答・解説
解答
エ ［ES 令和2年度秋期 問13］
解説
LiDARは、光を用いたリモートセンシング技術の一つで、特に自動運転車において周囲の環境を認識するために重要な役割を果たします。その仕組みは以下の通りです。
- レーザ光の照射: LiDARは、パルス状のレーザ光を周囲に放射します。
- 反射光の測定: レーザ光が物体に当たって反射し、センサーに戻ってくるまでの時間を測定します。
- 距離と形状の計測: 光速が一定であることを利用して、光が往復する時間から物体までの距離を正確に計算します。さらに、様々な方向に向けてレーザを照射し、多数の点の集合体（点群）としてデータを取得することで、周囲の環境の3次元的な形状を詳細に把握します。
この技術は、昼夜を問わず高精度な情報を得られる点が大きな特徴です。
- 超音波センサーの説明です。コストが低い反面、測定精度や検知範囲が限られます。
- 画像認識を用いた距離計測の一手法です。カメラ画像から奥行き情報を推定するために利用されます。
- ミリ波レーダーの説明です。天候の影響を受けにくく、長距離の物体検知に適しています。
- 適切です。
過去問題（平成期）
平成21年度春期から平成31年度春期に出題された問題です（重複除く）
＊現在、解説執筆中です
