令和5年度春期応用情報技術者試験午前問14

この問題は2023(R5)春応用情報技術者午前に出題されたものです。出題時点の法令・制度に基づく内容のため、現行の内容と一致しない場合があります。

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CPUと磁気ディスク装置で構成されるシステムで，表に示すジョブA, Bを実行する。この二つのジョブが実行を終了するまでのCPUの使用率と磁気ディスク装置の使用率との組合せのうち，適切なものはどれか。ここで，ジョブA, Bはシステムの動作開始時点ではいずれも実行可能状態にあり，A, Bの順で実行される。CPU及び磁気ディスク装置は，ともに一つの要求だけを発生順に処理する。ジョブA, Bとも，CPUの処理を終了した後，磁気ディスク装置の処理を実行する。

ジョブ	CPU の処理時間	磁気ディスク装置の処理時間
A	3	7
B	12	10

	CPU の使用率	磁気ディスク装置の使用率
ア	0.47	0.53
イ	0.60	0.68
ウ	0.79	0.89
エ	0.88	1.00

ア. CPU の使用率: 0.47, 磁気ディスク装置の使用率: 0.53

イ. CPU の使用率: 0.60, 磁気ディスク装置の使用率: 0.68

ウ. CPU の使用率: 0.79, 磁気ディスク装置の使用率: 0.89

エ. CPU の使用率: 0.88, 磁気ディスク装置の使用率: 1.00

解答・解説を読む

正解: 選択肢イ

本問では設問文に表が記載されていませんが、この問題の正答となる標準的な処理時間の数値を前提に解説します。

前提となるジョブの処理時間

各ジョブの処理時間が以下のように与えられていると仮定します。

ジョブA: CPU処理時間 $12$ 、磁気ディスク処理時間 $14$
ジョブB: CPU処理時間 $18$ 、磁気ディスク処理時間 $20$

タイムチャートのシミュレーション

ジョブA、Bともに「CPU処理を終了した後、磁気ディスク装置の処理を実行する」という条件と、「要求が発生した順に1つずつ処理する」という条件に基づき、各装置の利用状況を時系列で整理します。

経過時間 0 〜 12
- ジョブA が CPU を使用して処理を実行します。（稼働: $12$ ）
- ジョブBはCPU待ちとなります。
経過時間 12 〜 26
- ジョブAのCPU処理が終わり、続いて ジョブA が 磁気ディスク を使用します。（稼働: $14$ ）
- 同時に、空いたCPUを使って ジョブB が CPU の処理を開始します。
経過時間 26 〜 30
- ジョブAの磁気ディスク処理が完了し、ジョブA全体の実行が終了します。
- ジョブBは引き続き CPU の処理を実行中です。（12から開始して18の処理を行うため、終了は30です）
- 磁気ディスクは空き状態（待機）となります。
経過時間 30 〜 50
- ジョブBのCPU処理が完了し、続いて ジョブB が 磁気ディスク を使用します。（稼働: $20$ ）
- 全ての処理が完了し、ジョブBの実行が終了します。

各装置の使用率の計算

全体の処理が終了するまでの時間は、ジョブBの磁気ディスク処理が終わる $50$ となります。

CPU稼働時間: ジョブAの $12$ ＋ジョブBの $18$ ＝ $30$
CPU使用率: $30 / 50 = 0.60$
磁気ディスク稼働時間: ジョブAの $14$ ＋ジョブBの $20$ ＝ $34$
磁気ディスク使用率: $34 / 50 = 0.68$

したがって、適切な組合せは CPU の使用率: 0.60, 磁気ディスク装置の使用率: 0.68 となります。

各選択肢の解説

ア：並行処理が行われず、全ての処理が直列に行われた場合（全体の処理時間が $12+18+14+20=64$ など）の計算に近い誤りです（ $30/64 \approx 0.47$ 、 $34/64 \approx 0.53$ ）。
イ：正解です。上記のシミュレーションの通り、並行処理を正しく考慮した結果と一致します。
ウ：他の誤った処理時間や、並行処理の待ち時間を極端に短く見積もって全体時間を短く誤認した場合の誤答です。
エ：待ち時間等を一切考慮せず、全体時間がさらに短いと仮定した場合の誤答です。