バースト転送
英語表記: Burst Transfer
概要
バースト転送とは、コンピュータの構成要素間を結ぶバス構造において、データを効率的に転送するための方式の一つです。これは、一度のバス要求と初期アドレス指定を行うだけで、連続した複数のデータブロックを一括して転送する技術を指します。データ転送のたびに発生するアドレス指定やバスの制御権獲得（アービトレーション）といったオーバーヘッドを削減し、バスの利用効率と実効的なデータ転送速度を劇的に向上させることが目的です。この方式は、特に連続したデータを扱う際に、バス転送方式の中でも最も高速な手法の一つとして利用されています。
詳細解説
バースト転送は、「コンピュータの構成要素」であるCPUやメモリ、周辺機器などが「バス構造」を介して大量のデータをやり取りする際に、その効率を最大化するために設計された「バス転送方式」です。
バースト転送が求められる背景
従来のバス転送方式（シングルサイクル転送など）では、1ワード（または1バイト）のデータを転送するたびに、以下の手順が必要でした。
1. バスの制御権を獲得する（アービトレーション）。
2. 転送先のアドレスを指定する。
3. データを転送する。
この手順のうち、データを実際に転送する時間よりも、手順1と2にかかる時間（セットアップ時間、またはオーバーヘッド）が無視できなくなることが、システム全体のボトルネックとなっていました。
動作原理
バースト転送では、このオーバーヘッドを大幅に削減します。
1. 初期設定: 転送を要求するマスターデバイス（例：CPU、DMAコントローラ）は、スレーブデバイス（例：メモリ、I/Oデバイス）に対して、転送を開始する先頭アドレスと、転送したいデータの総量（バースト長）を一度だけ通知します。
2. 連続転送: スレーブデバイスは、最初のデータ転送が完了した後、マスターデバイスからの新たなアドレス指定を待たずに、内部でアドレスを自動的にインクリメント（増加）させながら、連続するデータを次々とバス上に送り出します。
3. 効率の向上: アドレス指定やアービトレーションのサイクルが省略されるため、バスがデータ転送専用のパイプラインとして機能し、実効スループットが向上します。
特に、メインメモリからCPUのキャッシュメモリへデータを読み込む際（キャッシュラインの充填）など、連続したアドレスのデータをブロック単位で扱う必要がある場合に、バースト転送は不可欠な機能となっています。データを連続して送ることで、バスの待ち時間を最小限に抑えることができるのは、システム設計者にとって非常に魅力的な技術です。
バスの種類と適用
現代のPCで使われる多くのバス規格（例：PCI, DDRメモリバス）は、このバースト転送を標準的な転送方式として採用しています。これは、CPUが高速化するにつれて、バス構造がデータ転送のボトルネックにならないようにする工夫の一つです。バスの設計において、いかに効率的にデータを運ぶかという観点から、バースト転送は欠かせない要素なのです。
具体例・活用シーン
バースト転送の概念は、日常生活の配送システムに例えると、その目的と効果が非常によく理解できます。
1. 宅配便の集荷依頼（アナログ例）
シングルサイクル転送の場合:
あなたが5冊の本を友人へ送りたいとします。シングルサイクル転送方式では、本1冊ごとに宅配業者に電話をかけ、住所を伝え、集荷に来てもらう必要があります。合計5回の電話と5回の集荷手続きが発生し、手続き（オーバーヘッド）に多くの時間がかかってしまいます。
バースト転送の場合:
あなたは宅配業者に一度だけ電話をかけ、「住所はここです。今から連続して5冊の本を集荷してください」と伝えます。業者は最初の1冊の伝票を作成したら、残りの4冊は連続してトラックに積み込みます。電話をかける手間や、毎回伝票を作成する手間（セットアップ時間）が大幅に削減されます。
この「一度の手続きで連続して処理を行う」という効率の良さが、コンピュータの「バス構造」におけるバースト転送の核心です。
2. キャッシュラインの充填（デジタル例）
CPUがデータ処理を行う際、必要なデータはまずメインメモリからキャッシュメモリに読み込まれます。このとき、キャッシュメモリは通常、数十バイトの「キャッシュライン」というブロック単位でデータを管理しています。
CPUが特定のメモリアドレスにアクセスを要求すると、そのアドレスを含むキャッシュライン全体がメインメモリからCPUへ転送されます。このキャッシュラインの転送にバースト転送が利用されます。
メインメモリは、要求された先頭アドレスから、残りのキャッシュラインのデータを連続してバスに送り出します。これにより、CPUが必要とするデータの塊を、最短時間で手元に用意することが可能になるのです。これは「コンピュータの構成要素」であるCPUの性能を最大限に引き出すための、非常に重要な連携動作です。
3. DMAコントローラによる転送
DMA（Direct Memory Access）コントローラが周辺機器（例：ストレージ）からメインメモリへ大量のデータを転送する際も、バースト転送が用いられます。DMAコントローラはバスの制御権を一度獲得すると、膨大な量のデータを連続して転送し、その間CPUは他の処理を継続できます。バースト転送によって、DMAの効率が向上し、システム全体のマルチタスク性能が高まるのです。
資格試験向けチェックポイント
バースト転送は、ITパスポート試験、基本情報技術者試験、応用情報技術者試験のいずれにおいても、「コンピュータの構成要素」および「バス転送方式」の理解度を問う上で重要なテーマとなります。
| 試験レベル | 問われるポイントと対策 |
| :— | :— |
| ITパスポート | 定義と目的の理解。「一度のアドレス指定で連続したデータを転送する方式」として、その目的が「オーバーヘッドの削減」と「転送効率の向上」であることを理解しましょう。 |
| 基本情報技術者 | メカニズムと効果。シングルサイクル転送との違いを明確に理解し、なぜバースト転送が高速なのか（アドレスサイクルを省略できるため）を説明できるようにしておく必要があります。DMA転送やキャッシュメモリの動作との関連性が問われることが多いです。 |
| 応用情報技術者 | 性能評価と適用範囲。バスの占有時間や実効データ転送速度の計算問題で、バースト長やセットアップ時間（オーバーヘッド）の要素が与えられ、バースト転送時のスループットを求める問題が出題される可能性があります。特に、バスのアービトレーションの時間と、バースト転送によってその時間がどれだけ節約されるかを意識してください。 |
試験対策のヒント:
* バースト転送の最大の利点は「データ転送にかかる時間全体に対するオーバーヘッドの割合を最小化すること」です。この視点を持つと、応用問題にも対応しやすくなります。
* この転送方式が「コンピュータの構成要素」の性能に直結する、高速化のための工夫であることを常に意識して学習を進めましょう。
関連用語
バースト転送を理解する上で、以下の用語は密接に関連しています。
- DMA (Direct Memory Access): CPUを介さずに、周辺機器とメモリ間で直接データを転送する技術。バースト転送はこのDMAの効率を上げるために利用されます。
- キャッシュライン (Cache Line): キャッシュメモリで管理されるデータの最小単位。通常、このキャッシュラインを埋めるためにバースト転送が使われます。
- バスアービトレーション (Bus Arbitration): 複数のデバイスがバスの利用権を要求した際、制御権をどのデバイスに与えるかを決定する仕組み。バースト転送は、このアービトレーションの頻度を減らします。
- シングルサイクル転送 (Single Cycle Transfer): データ1ワードごとにアドレス指定と制御が必要な、バースト転送と対比される基本的な転送方式。
関連用語の情報不足: 現時点では、上記の関連用語の具体的な定義や詳細な動作原理については情報が不足しています。これらの用語それぞれについて、バースト転送との関わりを含めた詳細な解説を加えることで、学習者はバス転送方式全体への理解を深めることができるでしょう。
