--- title: "バッファサイズの求め方とは？送信速度と受信速度の差を考える【基本情報技術者試験】" description: "送信速度と受信速度の差からバッファにたまる量を求め、オーバーフローしないための容量条件を科目A向けに整理します。S−RとR−S、不等号の向きを切り分ける判断軸も解説します。" last_modified_at: "2026-07-21" canonical_url: "https://stemtazoo.github.io/fe/buffer-size-transfer-rate/" section: "fe" --- ## まず結論 送信側の方が受信側より速いとき、バッファにたまる量は次の式で求めます。 ```text バッファにたまる量 =（入力速度 − 出力速度）× 時間 ``` 送信速度を `S`、受信速度を `R`、連続送信時間を `T`、バッファサイズを `L` とすると、オーバーフローしない条件は次のとおりです。 ```text L ≧ (S − R) × T ``` 基本情報技術者試験では、次の3点で判断します。 - 1秒あたりに増える量は `S − R` - T秒間なら `(S − R) × T` - 容量は必要量以上なので `L ≧ 必要量` ## 直感的な説明 バッファは、送信側と受信側の速度差を一時的に吸収する「待合場所」です。 例えば、送信側が1秒に100バイトを送り、受信側が1秒に80バイトしか処理できないとします。 ```text 入る量：100バイト/秒 出る量： 80バイト/秒 差　　： 20バイト/秒 ``` この20バイトが毎秒バッファへ残ります。 10秒間続けば、バッファには次の量がたまります。 ```text 20 × 10 = 200バイト ``` したがって、バッファサイズは少なくとも200バイト必要です。 ## 定義・仕組み バッファとは、処理速度の異なる装置やタスクの間で、データを一時的に保存する領域です。 この問題では、送信タスクがバッファへデータを入れ、受信タスクがバッファからデータを取り出します。 ```text 送信タスク ↓ S バッファ ↓ R 受信タスク ``` ### 1秒あたりにたまる量 1秒でバッファへ入る量は `S`、1秒で出ていく量は `R` です。 したがって、1秒あたりの増加量は次の式になります。 ```text S − R ``` 考える順番は、次のとおりです。 ```text 入ってくる量 − 出ていく量 ``` ### T秒間にたまる量 1秒あたりに `S − R` だけ増えるため、T秒間では次の量がたまります。 ```text (S − R) × T ``` これは、送信量全体ではありません。 送信中も受信側は処理を続けているため、バッファへ残るのは両者の差分です。 ```text S × T − R × T = (S − R) × T ``` ### オーバーフローしない条件 バッファがあふれないためには、バッファサイズ `L` が最大滞留量以上である必要があります。 ```text L ≧ (S − R) × T ``` 容量がちょうど最大滞留量と同じでも、あふれません。そのため、`>` ではなく `≧` を使います。 ## 科目Aでどう出る？ 科目Aでは、送信速度・受信速度・時間から、オーバーフローしないバッファサイズの条件を選ぶ問題として出やすいです。 次の順に考えると安全です。 ```text 1. どちらがバッファへ入れる側か 2. どちらがバッファから出す側か 3. 1秒あたりの差はいくつか 4. 何秒続くか 5. 容量は必要量以上か ``` | 確認すること | 判断 | |---|---| | 入る速度 | 送信速度 `S` | | 出る速度 | 受信速度 `R` | | 1秒あたりの滞留量 | `S − R` | | T秒間の滞留量 | `(S − R) × T` | | オーバーフローしない条件 | `L ≧ (S − R) × T` | ### 符号を確認する 問題文で `S > R` と示されているなら、`S − R` は正の値です。 一方、`R − S` は負になります。 ```text S > R ↓ S − R > 0 R − S < 0 ``` バッファにたまる量が負になるのは不自然なので、式の順番を見直します。 ### 不等号を確認する オーバーフローを防ぐには、容量が必要量以上でなければなりません。 ```text 容量 ≧ 必要量 ``` したがって、`L < 必要量` となる選択肢は切れます。 ### 数字を入れて確かめる 式だけで迷う場合は、簡単な数字を入れてみます。 ```text S = 100バイト/秒 R = 80バイト/秒 T = 10秒 ``` すると、 ```text (100 − 80) × 10 = 200バイト ``` となります。 バッファサイズは200バイト以上必要です。 関連して、システム全体の単位時間あたりの処理量を確認したい場合は、[スループットとは？単位時間あたりの処理量とスプーリングの関係](https://stemtazoo.github.io/fe/throughput-spooling/)も参考になります。 ## 科目Bでどう使う？ 科目Bでは、プログラム中でバッファへ追加される量と、取り出される量を追跡する場面で同じ考え方を使います。 ただし、必ず一定速度とは限りません。 各区間ごとに、次のように整理します。 ```text 現在のバッファ量 + 入ってきた量 − 取り出された量 = 次のバッファ量 ``` 処理が繰り返される場合は、各時点でバッファ量が容量を超えないか確認します。 ```text バッファ量 > 容量 → オーバーフロー ``` ## よくある誤解・混同 ### `R − S` と考える バッファへ入る量から、出ていく量を引きます。 ```text 入る量 − 出る量 = S − R ``` 問題文で送信側の方が速いなら、`R − S` では負の値になってしまいます。 ### 送信量全体 `S × T` が必要容量になる 受信側も同時にデータを取り出しています。 そのため、必要容量は送信量全体ではなく、送信量と受信量の差です。 ```text S × T − R × T = (S − R) × T ``` ### 容量は必要量より小さくてもよい 必要量より小さいバッファでは、途中であふれます。 ```text L < 最大滞留量 → オーバーフローする ``` 必要なのは、次の条件です。 ```text L ≧ 最大滞留量 ``` ### 送信速度が受信速度以下でも同じ式で容量が増え続ける `S ≤ R` なら、受信側が送信側以上の速度で処理できます。 一定速度で同時に動作するという前提では、バッファ量は増え続けません。 ```text S > R → バッファにたまり続ける S ≤ R → バッファにたまり続けない ``` ## 確認問題（基本情報技術者試験対策） 送信タスクが1秒当たり120バイトをバッファへ送り、受信タスクが1秒当たり90バイトを取り出す。これを8秒間連続して行うとき、オーバーフローを防ぐために必要な最小バッファサイズはどれか。 - ア. 30バイト - イ. 90バイト - ウ. 240バイト - エ. 960バイト
▶ クリックして答えと解説を見る（ここを開く） **正解：ウ** 1秒あたりにたまる量は、 ```text 120 − 90 = 30バイト ``` 8秒間では、 ```text 30 × 8 = 240バイト ``` したがって、必要な最小バッファサイズは240バイトです。
## まとめ（試験直前用） - バッファは、送信側と受信側の速度差を一時的に吸収する - 1秒あたりにたまる量は「入る速度 − 出る速度」 - 送信速度をS、受信速度をRとすると、滞留量は `S − R` - T秒間の最大滞留量は `(S − R) × T` - オーバーフローしない条件は `L ≧ (S − R) × T` - 送信量全体ではなく、送信量と受信量の差を考える - 迷ったら、簡単な数字を入れて符号と不等号を確認する