基本情報 平成26年度 秋期 問11：テクノロジ系に関する問題

答えは b「読出し時にエラーが発生したかどうかを検出する」 です。

「パリティチェック」はデータを読むときにエラーが起きていないか確かめる仕組み。

例えば「1の数が偶数になるように1ビット追加しておく」と決めておけば、読出し時に1の数が奇数になっていたら「あ、エラーがある！」と分かります。

👉 覚え方：「パリティ＝偶奇のチェック。1個間違いに気づける検出だけ」。

ほかの選択肢：a 電源確認は別の機能／c 自動訂正はECCの機能（パリティは検出のみ）／d 暗号化は別物。

なぜこれが正解か

正解は b。パリティチェックはデータ送受信・保存時のエラー検出技法で、データに1の個数を偶数（偶数パリティ）または奇数（奇数パリティ）にする1ビットを追加し、読出し時に1の個数の偶奇を確認する。一致しなければエラー発生を検出。1ビットエラーは検出可能、2ビット以上の同時エラーは検出できない点が制約。エラー位置の特定や訂正はできず、検出のみ。

各選択肢の解説

• a 電源供給判定：別の機能（POST等のハードウェア診断）。
• b エラー発生検出：パリティチェックの定義（正解）。
• c エラー検出と自動訂正：ECC（Error-Correcting Code）の機能で、パリティだけでは訂正不可。
• d 読出しデータの暗号化：別概念（メモリ暗号化、Intel SGX等）。

覚え方・ひっかけ注意

「パリティ＝1ビットエラー検出のみ／ECC＝検出＋訂正」を区別。

• パリティ: 1ビット追加、検出のみ
• ECC（ハミング符号）: 複数ビット追加、検出＋1ビット訂正（SECDED: Single Error Correction, Double Error Detection）
• チェックサム: 算術和でブロック単位検出
• CRC（巡回冗長検査）: 多項式除算でブロック単位検出、強力

サーバ・データセンター用メモリはECC、コンシューマ向けは非ECC（コスト優先）が標準。一般的なPCの内部メモリは現在ECC無しが多い。

理論的背景

パリティチェックは最も基本的な誤り検出符号（Error Detection Code）。8ビットデータに1ビット追加（合計9ビット）で:

• 偶数パリティ（Even Parity）: 全体の1の個数を偶数にする
• 奇数パリティ（Odd Parity）: 全体の1の個数を奇数にする

読出し時にパリティビット含めて1の個数を数え、設定と一致しなければエラー。ハミング距離 d=2 で、1ビットエラー検出可能・2ビット以上エラー検出不可・訂正不可。

これを発展させたのが:

• 垂直冗長検査（VRC）+ 水平冗長検査（LRC）: 行と列の両方向にパリティ、2次元配置で1ビット訂正可能
• ハミング符号（Hamming Code）: パリティビットを冗長配置、1ビット訂正＋2ビット検出（SECDED）
• BCH符号、リードソロモン符号（RS符号）: 多ビット訂正可能、QRコード・CD/DVD/Blu-ray等で使用
• LDPC符号、ターボ符号: 5G通信、衛星通信で使用、シャノン限界に近い性能

実務での使われ方

メモリ:

• ECC RAM: サーバ向けDDR4/DDR5 ECC RDIMM/LRDIMM、シングルビット自動訂正・マルチビット検出。データセンタ標準。
• 非ECC: コンシューマPC、コスト重視。宇宙線によるソフトエラー（数日に1回程度発生）はOS/アプリ層で再起動対応
• チップキル/SECDED: より高度なECC、メモリチップ単位の故障を訂正可能

ストレージ:

• HDD/SSD: 内部でリードソロモン符号やBCH符号でセクタごとに訂正
• RAID: 複数ディスクで冗長性確保。RAID 5/6はパリティベース、RAID 1はミラーリング
• ZFS、Btrfs: ファイルシステムレベルでチェックサム検証

通信:

• Ethernet: フレーム末尾にFCS（Frame Check Sequence, CRC-32）
• Wi-Fi/Bluetooth: 各種CRCで誤り検出
• 5G/LTE: ターボ符号、LDPC符号、Polar符号で高度な訂正

メモリのソフトエラー対策: 宇宙線（中性子・α粒子）でメモリビット反転（FIT率: Failure In Time、1Gビット当たり1000-10000FIT）。ECC不可欠。AMDのRyzenプロ、Intel Xeonは標準でECC対応。

試験での位置づけ

FE/AP/ES（エンベデッド）のテクノロジ系で頻出。①パリティ・ECC・CRC・チェックサムの違い、②ハミング符号、③RAIDレベル（0/1/5/6/10）、④通信エラー検出/訂正、⑤シャノンの定理、が主要論点。エンベデッド分野では信号符号化・誤り訂正の深い知識が問われる。

選択肢の発展補足

ECC機能は単純なエラー訂正を超えて、故障予測（Predictive Failure Analysis）にも応用される。ECCが頻繁に訂正をかけるメモリチップは劣化兆候があり、運用システムは事前にメモリ交換を促す（HP iLO、Dell iDRAC等のBMC機能）。Googleが大規模ECC統計を公開した論文（2009年Sigmetrics）は影響大。

量子コンピュータの量子誤り訂正符号（Quantum Error Correction）は表面符号（Surface Code）・カラー符号等が研究中。量子ビットは脆弱（デコヒーレンス）で、訂正符号なしでは実用化不可能。Googleは2024年に「Willow」量子チップで誤り訂正の閾値突破を発表し、フォールトトレラント量子計算への道筋が見えてきた。古典的なパリティ・ハミング符号の知識は量子情報理論の基礎にも繋がる。