応用情報技術者 試験情報＆徹底解説

携帯端末の省電力に関する次の記述を読んで，設問1～3に答えよ。

　X社の，電池で駆動する携帯端末(以下，端末という)では，次のように消費電力を少なくする工夫をしている。

〔MPUに対するクロック制御〕
MPUへのクロック供給，タイマ割込み及びクロック発振の停止／再開は専用のクロック制御回路で行う。

• MPUへのクロック供給
  クロックは，発振直後から発振が十分安定するまでにTミリ秒かかる。MPUへのクロック供給は，クロック発振再開からTミリ秒後となっている。
• タイマ割込み
  タイマ割込み時刻は，ソフトウェアで設定する。設定された時刻になると，タイマ割込みが発生する。タイマ割込みを発生させるタイマは，MPUへ供給するクロックとは異なるクロックを使用し，独自に時間を計測している。
• クロック発振の停止／再開
  クロック発振の停止／再開のタイミングを図1に示す。
  クロック発振の停止は，ソフトウェアで指示する。クロック制御回路は，停止の指示を受け取ると，次のタイマ割込みの時刻までの時間を調べ，この時間がTミリ秒より長い場合，クロック発振を停止し，Tミリ秒以下の場合，停止指示を取り消し，クロック発振を継続する。
  クロック制御回路は，クロック発振を停止しているとき，タイマ割込みが発生するTミリ秒前になるかほかの割込みを検出すると，クロック発振を再開する。
  

〔リアルタイムOS〕
　この端末は，次のリアルタイムOSを使用している。

• タスクの状態は，実行状態，実行可能状態及び待ち状態がある。タスクの状態遷移を図2に示す。
• タスクには優先度が付与され，あるタスク実行中に，より優先度の高いタスクが起動されると，実行中のタスクは実行可能状態となり，優先度の高いタスクが実行状態になる。
• タスク間通信のためにメールボックスが用意され，タスクはメールをほかのタスクのメールボックスに送ることができ，ほかのタスクからのメールをメールボックスで受信することができる。
• メールボックスの操作には，送信要求と受信要求があり，受信要求したタスクはメールボックスにメールが届くまで待ち状態になる。

〔省電力状態〕
　省電力状態は，スタンバイモードとアイドルモードがある。スタンバイモードは，MPUへクロック供給が停止している状態である。アイドルモードは，クロック供給を停止せず割込みを検出するまでMPUの命令の実行を停止している状態である。割込みを検出するとアイドルモードを終了し，命令を実行できる状態となる。

〔タスク〕
　クロックを制御するクロック制御タスクは，①クロック発振の停止を指示し，②MPUをアイドルモードにする。このタスクは①と②を繰り返す。
　クロック制御タスク以外のすべてのタスクは，メールボックスに受信要求しメールを受信すると，そのメールの内容を解析し，それに応じた処理を行い，再び受信要求する。これらのタスクは，タスク固有のメールボックスを使用している。

〔クロック制御回路〕
　クロック制御回路は，クロック制御タスクの①と②の間に割込みがあれば，その割込みを保留し，②の後にその割込みをMPUに通知する。

〔クロック再開時の処理〕
　クロックの発振が再開し，MPUにクロックが供給されたとき，最初に実行される処理は，必ずaとなる。それがbであれば遅延なく実行されるが，b以外の場合は，ほかに割込みがなければ，割込み要求発生から，cミリ秒遅延してから実行される。

〔省電力の効果〕
　MPUの単位時間当たりの消費電力は，命令を実行している場合 P，アイドルモードの場合 0.5×P，スタンバイモードの場合 0 である。
　端末が通信中のとき，クロック供給は停止せず，80%は命令を実行している状態であり，20%はアイドルモードになっている。端末が通信中の単位時間当たりの消費電力は d×P である。
　端末が通信を行っていないとき，1秒ごとに10ミリ秒間MPUにクロックが供給され，それ以外の時間はスタンバイモードである。その10ミリ秒のうち90%は命令を実行している状態であり，10%はアイドルモードになっている。端末が通信を行っていないときの単位時間当たりの消費電力は e×P である。

クロック再開時の処理について，a～cに入れる適切な字句を答えよ。

省電カの効果に関する，MPUの消費電力についてd， eに入れる適切な数値を答えよ。

クロック制御タスクについて，(1)，(2)に答えよ。

• クロック制御タスクの優先度はどのように設定すべきか，ほかのタスクの優先度を考慮して，25字以内で答えよ。
• クロック制御タスクが実行状態にあるとき，ほかのタスクが取り得る，タスクの状態をすべて選び，図2の状態で答えよ。