基本情報技術者試験・応用情報技術者試験のテクノロジ系を、このサイトの問題で学ぶ

このページの使い方

基本情報技術者試験と応用情報技術者試験は、IPA(情報処理推進機構)が実施する情報処理技術者試験の区分です。試験の範囲はシラバスで定められており、テクノロジ系には、基礎理論、コンピュータシステム、技術要素(データベース、ネットワーク、セキュリティなど)、開発技術といった大きな分類があります。

このページの分け方は、シラバスの分類をもとに、当サイトで学びやすいようにまとめた目安です。各項目の分野名を開くと説明と問題の一覧が、「10問解く」を押すとその分野から10問がランダムに出題されます。用語名を開くと、用語の説明と、その用語が出てくる問題を確かめられます。

当サイトの問題は、すべて当サイトが作ったオリジナルの3択問題で、試験の過去問題ではありません。出題の形式や難しさも本試験とは異なります。仕組みを理解するための補助教材として使い、試験対策の参考書や過去問題と組み合わせてください。

このサイトで学べる範囲

• 数の表し方と計算(2進数、2の補数、浮動小数点数と誤差)
• 論理回路(論理演算、組み合わせ回路、順序回路)
• CPUの構成と命令の実行(パイプライン、命令セット、アドレッシング)
• メモリ階層(キャッシュメモリ、主記憶、フラッシュメモリ)と入出力
• OSとハードウェアの関わり(割り込み、仮想記憶、プロセスの切り替え、排他制御)
• 性能の評価(CPI、アムダールの法則、スループット)
• コンパイラ、リンカ・ローダなどの言語処理系
• 組込みシステム、ハードウェア寄りのセキュリティ、AIを動かすハードウェア
• 情報セキュリティの基礎(3要素とリスク、共通鍵暗号と公開鍵暗号、ハッシュ関数とデジタル署名、認証、Webの攻撃と対策)
• プログラミング(擬似言語のトレース、配列・繰返し・再帰・ビット演算・整数除算)
• データ構造とアルゴリズム(計算量、スタック・キュー、ハッシュ表、探索と整列、木とヒープ、グラフの探索と最短経路、再帰・動的計画法)
• 経営戦略と会計の基礎(財務諸表、損益分岐点、減価償却、SWOT・PPM・ファイブフォース、マーケティング、意思決定の手法、IT投資の評価、知的財産)
• ソフトウェア開発とプロジェクト管理(開発プロセス、アジャイル、テスト技法と網羅率、アローダイアグラム、EVM、SLA)
• システム構成と信頼性設計(デュアル・デュプレックス、RAID、バックアップ、フェールセーフ、仮想化とクラウド、PUE)
• データベースの基礎(SQLの検索・集計・結合、正規化とE-R図、トランザクションと排他制御、障害回復、インデックス)
• ネットワークの基礎(TCP/IPの階層、IPアドレスとサブネットの計算、ルーティング、TCPとUDP、DNS・DHCP、TLS)

このサイトでは扱っていない範囲

次の範囲は、当サイトではほとんど扱っていません。試験対策の参考書や過去問題などで学んでください。

• ネットワークのうち、ネットワーク機器の詳しい設定、無線LANの規格の詳細、ネットワーク管理などの細かい範囲
• 情報セキュリティ管理の規格の詳細や、セキュリティ関連の法律・制度
• プログラミング言語の文法の詳細
• ストラテジ系のうち法務の詳細(個々の法律の条文)や標準化

基礎理論: 数値表現・論理回路

2進数・16進数の変換、2の補数による負の数の表し方、シフト演算は、計算問題の土台になります。浮動小数点数では、符号・指数部・仮数の構成と、桁落ちや情報落ちのような誤差が起きる理由を押さえておきましょう。論理回路では、真理値表から論理式を作り、ド・モルガンの定理で変形し、半加算器・全加算器やフリップフロップの働きを説明できるようにしておくと役立ちます。

• 計算機算術 10問解く
• 論理回路 10問解く

主な用語:

2の補数 IEEE 754 桁落ち ド・モルガンの定理 全加算器 フリップフロップ

基礎理論: 確率・統計と待ち行列

応用数学では、順列・組合せ、「少なくとも1回」を余事象で求める確率、条件付き確率とベイズの定理、期待値と標準偏差の計算がよく出ます。正規分布の「平均 ± 2σ に約95%」、二項分布・ポアソン分布・指数分布の使いどころ、相関係数と回帰直線、標本平均の標準誤差(σ ÷ √n)も押さえましょう。待ち行列(M/M/1)では、利用率 ρ = λ ÷ μ と平均待ち時間 ρ ÷ (1 − ρ) × 平均サービス時間を使って、利用率が1に近づくと待ち時間が急に延びることを計算で確かめられるようにしておくと役立ちます。

• 確率・統計と待ち行列 10問解く

待ち行列の計算は「待ち行列の計算ツール」で確かめられます。

基礎理論: アルゴリズムとデータ構造

アルゴリズムでは、計算量のオーダー(O(n)、O(n log n)、O(n²))から、データが増えたときの処理時間を見積もれるようにしておきましょう。データ構造では、スタックとキューの出し入れの順番、配列と連結リストの違い、ハッシュ表の衝突とその処理方法が基本です。探索と整列では、二分探索の比較回数、バブルソート・選択ソート・挿入ソートの途中の状態、クイックソート・マージソート・ヒープソートの計算量と安定性がよく問われます。木では、二分探索木のなぞり順(先行順・中間順・後行順)とヒープの配列での表し方、グラフでは幅優先探索・深さ優先探索とダイクストラ法を、手でたどれるようにしておくと科目Bのトレースにも役立ちます。

• データ構造とアルゴリズム 10問解く

主な用語:

計算量 スタック キュー ハッシュテーブル 二分探索 安定ソート 二分探索木 二分ヒープ ダイクストラ法 動的計画法

手順は「ソートの動きを見るツール」「ダイクストラ法の計算ツール」「逆ポーランド記法の変換ツール」で1つずつ確かめられます。

科目B: 擬似言語のプログラム

科目Bでは、擬似言語で書かれたプログラムを読んで、実行結果や空欄に入る字句を答えます。変数ごとの表を作って1行ずつ値を書き込むトレースに慣れ、繰返しの回数(最初と最後の回)、配列の番号が1から始まること、÷ の結果を整数型に入れたときの切り捨て、再帰呼出しの戻り値の順番に注意しましょう。

• プログラミングの基礎(擬似言語のトレース) 10問解く

問題のプログラムは「擬似言語の実行・トレースツール」で実行し、自分のトレースと1行ずつ比べられます。

コンピュータ構成要素: CPU・メモリ・入出力

CPUについては、命令の取り出しから実行までの流れ、パイプライン処理で処理が速くなる理由と、分岐などで流れが乱れる理由を理解しておきましょう。メモリでは、キャッシュメモリが速さを補う仕組みと、ヒット率から平均のアクセス時間を求める計算がよく使われます。入出力では、割り込みやDMAによって、CPUの負担を減らしながら周辺装置とデータをやり取りする仕組みを押さえておくと役立ちます。

• CPU・アーキテクチャ 10問解く
• 命令セット・アセンブリ 10問解く
• メモリ階層と性能 10問解く
• DRAM 10問解く
• SRAM・フラッシュメモリ 10問解く
• インターフェース・バス規格 10問解く

DRAMやフラッシュメモリの分野には、セルの構造など試験より詳しい内容も含まれます。まずはCPUとメモリ階層の分野から始めるとよいでしょう。

主な用語:

パイプライン処理 アドレッシングモード キャッシュメモリ 平均メモリアクセス時間(AMAT) 割り込み DMA(ダイレクトメモリアクセス)

システム構成要素・ソフトウェア: OS・性能・信頼性

OSについては、仮想記憶とページング、ページの置き換え、プロセスの切り替え、セマフォなどによる排他制御とデッドロックが中心的な話題です。性能では、CPIやクロック周波数から処理時間を求める計算や、並列化の効果の限界を表すアムダールの法則を押さえておきましょう。コンパイラやリンカ・ローダの分野は、プログラムが実行できる形になるまでの流れを理解するのに役立ちます。

• OSとハードウェア 10問解く
• マルチコアと同期 10問解く
• システム構成と信頼性設計 10問解く
• 性能評価・プロファイリング 10問解く
• コンパイラ 10問解く
• リンカ・ローダと実行形式 10問解く
• 信頼性 10問解く

当サイトの「信頼性」の分野は、半導体部品の故障と寿命試験が中心です。故障率の考え方を学ぶのには使えますが、MTBF・MTTRからの稼働率の計算や、直列・並列につないだシステムの稼働率、RAIDなどのシステムの信頼性設計は扱っていないので、ほかの教材で学んでください。

主な用語:

仮想記憶 スラッシング セマフォ CPI アムダールの法則 バスタブ曲線

ハードウェア・組込みシステム

組込みシステムについては、センサやモータをマイコンで制御する仕組み(入出力ポート、タイマ、PWM、A/D変換)と、リアルタイムOSによるタスクの管理を押さえておきましょう。ハードウェアの話題では、FPGAやSoCのような部品の種類と使い分け、消費電力を抑える工夫も理解しておくと役立ちます。電気回路の基礎は、論理回路や組込みの問題を読み解く助けにもなります。

• 組込み・ファームウェア 10問解く
• AD/DA変換 10問解く
• 電気回路・電磁気の基礎 10問解く
• 電力管理(ソフトウェア制御) 10問解く
• AIハードウェアとソフトウェアスタック 10問解く

「AIハードウェアとソフトウェアスタック」の分野は、AIの計算を速く動かすためのハードウェアとソフトウェアが中心です。機械学習の手法そのものを学ぶ分野ではないので、試験対策の補足として使ってください。

主な用語:

PWM(パルス幅変調) ウォッチドッグタイマ RTOS(リアルタイムOS) FPGA SoC(システムオンチップ)

技術要素: データベース

データベースでは、関係データベースの表と主キー・外部キーの役割を押さえたうえで、SQLの文を読んで結果の行を数えられるようにしておくことが大切です。WHERE句とHAVING句の違い、GROUP BYによる集計、NULLを含む列でのCOUNTやAVGの結果、内部結合と外部結合の行数、副問い合わせ(INやEXISTS)は、小さな表で実際に試すと身に付きます。表の設計では、関数従属から第3正規形まで分ける正規化とE-R図を、処理の面では、トランザクションのACID特性、更新の消失などの同時実行の問題と分離レベル、共有ロック・専有ロックとデッドロック、ログを使ったロールバック・ロールフォワードによる回復を理解しておきましょう。

• データベースの基礎 10問解く

主な用語:

関係データベース SQL 主キー 外部キー 正規化 E-R図 トランザクション ACID特性 分離レベル インデックス

SQLは「SQL練習ツール」で、ブラウザの中の練習用の表に実際に実行して結果を確かめられます。

技術要素: ネットワーク

ネットワークでは、OSI参照モデルとTCP/IPの階層、それぞれの層で働く機器(ハブ、スイッチ、ルータ)の違いを押さえたうえで、IPアドレスとサブネットマスクの計算に慣れておくことが大切です。ネットワークアドレスやブロードキャストアドレス、収容できるホストの数(2の(32 − プレフィックス長)乗 − 2)は、計算問題としてよく使われます。TCPとUDPの違い、3ウェイハンドシェイク、ポート番号、DNSによる名前解決、DHCP、NATの働き、TLSで守られることの範囲も、仕組みとあわせて理解しておきましょう。転送時間の計算では、ビットとバイトの単位をそろえることを忘れないようにします。

• ネットワークの基礎 10問解く
• Web技術の基礎 10問解く

主な用語:

OSI参照モデル サブネットマスク CIDR 3ウェイハンドシェイク ポート番号 DNS DHCP NAT TLS

セキュリティ

情報セキュリティでは、機密性・完全性・可用性の3要素と、脅威・脆弱性・リスクの関係、リスクへの対応(回避・低減・移転・受容)を押さえたうえで、暗号の仕組みを理解することが中心になります。共通鍵暗号と公開鍵暗号の違いと鍵の数の計算、ハイブリッド暗号、ハッシュ関数とソルト、デジタル署名でどの鍵を使い何が確かめられるか、多要素認証、SQLインジェクションやXSSなどのWebの攻撃とその対策は、よく問われる題材です。

ハードウェアに関わる部分として、消費電力や処理時間から秘密を推測するサイドチャネル攻撃、耐タンパ性、鍵を安全に保管するTPM、正しいソフトウェアだけを起動するセキュアブートなども学べます。

• 情報セキュリティの基礎 10問解く
• ハードウェアセキュリティ 10問解く

主な用語:

公開鍵暗号 共通鍵暗号 ハッシュ関数 デジタル署名 多要素認証 SQLインジェクション XSS サイドチャネル攻撃 TPM セキュアブート

パスワードの強さは「パスワードの総当たり時間の計算ツール」で確かめられます。

開発技術とプロジェクトマネジメント

開発技術では、ウォーターフォールモデルとV字モデル(どの設計工程をどのテストで確かめるか)、アジャイル開発とスクラム、テスト駆動開発やCI/CDの考え方を押さえておきましょう。テストでは、同値分割と境界値分析でテストケースを選ぶ方法と、命令網羅・分岐網羅・条件網羅で必要なテストケースの数を数える問題がよく出ます。プロジェクトマネジメントでは、アローダイアグラムからクリティカルパスと全体の日数・余裕日数を求める計算、アーンドバリューマネジメント(EVM)の SPI・CPI・完成時総コストの見積もり、三点見積もりが定番です。サービスマネジメントでは、SLAと稼働率、インシデント管理と問題管理の違いを押さえます。

• ソフトウェア開発とプロジェクト管理 10問解く

日程とコストの計算は「クリティカルパスの計算ツール」「EVMの計算ツール」で確かめられます。

マネジメント系: サービスマネジメントとシステム監査

サービスマネジメントでは、SLA で合意したサービスレベルと稼働率の計算(許される停止時間、計画停止の扱い)、インシデント管理と問題管理の違い(回避策で早く復旧するか、根本原因を取り除くか)、変更管理・リリース管理・構成管理(CMDB)、サービスデスクとエスカレーションがよく出ます。システム監査では、監査人の独立性、予備調査・本調査・報告・フォローアップの流れ、監査証拠と監査証跡、テストデータ法・ITF法などの監査技法、内部統制の目的と基本的要素、職務分掌、IT全般統制と業務処理統制を押さえましょう。プロジェクトマネジメントは「開発技術とプロジェクトマネジメント」の分野にあります。

• サービスマネジメントとシステム監査 10問解く

ストラテジ系: 経営戦略と会計

ストラテジ系では、損益計算書と貸借対照表の読み方、損益分岐点(固定費 ÷ 限界利益率)、定額法・定率法の減価償却、ROE などの経営指標の計算がよく出ます。経営戦略では SWOT分析・PPM・ファイブフォース分析・バリューチェーン、マーケティングでは4Pとプロダクトライフサイクルの各段階の特徴、意思決定ではABC分析・デシジョンツリー・マクシミン原理などの使い分けを押さえましょう。IT投資の評価では、正味現在価値(NPV)や回収期間の計算が使われます。

• 経営戦略と会計の基礎 10問解く

計算は「損益分岐点の計算ツール」「投資評価(NPV・IRR・回収期間)の計算ツール」で確かめられます。

計算問題に使えるツール

計算やトレースの問題は、次のツールで自分の答えを確かめられます。どれもブラウザの中だけで動き、入力した値はどこにも送りません。

基礎理論(数値表現・論理回路)

基数変換・2の補数 浮動小数点数(IEEE 754) 論理回路シミュレーター カルノー図・論理式の簡単化ツール 状態遷移図ツール ハミング符号の計算ツール CRC計算ツール

アルゴリズムとプログラミング

擬似言語の実行・トレースツール 計算量(オーダー)の比較ツール ソートの動きを見るツール 二分探索木・ヒープの可視化ツール ハッシュ表の計算ツール ダイクストラ法の計算ツール 逆ポーランド記法の変換ツール

コンピュータ構成要素・システム構成

キャッシュのアドレス分割 並列化の速度向上 ページ置換アルゴリズムの計算ツール CPUスケジューリングの計算ツール 待ち行列の計算(M/M/1) RAIDの容量計算ツール 稼働率の計算ツール

技術要素(データベース・ネットワーク・セキュリティ・マルチメディア)

SQL練習ツール IPアドレス・サブネット計算 データ転送時間の計算ツール 画像・音声・動画のデータ量の計算ツール パスワードの総当たり時間の計算

開発技術・プロジェクトマネジメント・ストラテジ

損益分岐点の計算ツール 投資評価(NPV・IRR・回収期間)の計算ツール クリティカルパスの計算ツール EVM(アーンドバリュー)の計算ツール

おすすめの学習順

このページで紹介した範囲を順に練習するなら、学習コース「基本情報・応用情報のテクノロジ系」がおすすめです。計算機算術と論理回路、データ構造とアルゴリズム、プログラミング(擬似言語)から始め、CPU、メモリ階層、OS、性能評価、データベース、ネットワーク、情報セキュリティ、組込み、ソフトウェア開発とプロジェクト管理の順に進みます。

ハードウェアの仕組みを下から順に理解したいときは、学習コース「トランジスタからソフトまで」も役立ちます。MOSFET、論理回路、計算機算術、命令セット、コンパイラ、OS、メモリ階層、GPUプログラミングの順に、ハードウェアの上でソフトウェアが動く仕組みをたどれます。間違えた問題は「苦手問題」でまとめて解き直せます。

2進数・浮動小数点数、論理回路、サブネット、待ち行列、稼働率などの計算は、計算ツールで答えを確かめられます。手順をたどる問題には、逆ポーランド記法の変換ツール、ページ置換アルゴリズムの計算ツール、CPUスケジューリングの計算ツール、状態遷移図ツールが使えます。

コース「基本情報・応用情報のテクノロジ系」を始める