平成24年度秋期問20テクノロジ系

基本情報平成24年度秋期問20：テクノロジ系に関する問題

次の条件で四つのジョブが CPU 処理及び印刷を行う場合に, 最初の CPU 処理を開始してから最後の印刷が終了するまでの時間は何分か。〔条件] (1) 多重度 1 で実行される。 (2②) 各ジョブの CPU 処理時間は 20 分である。 (3) 各ジョブは CFOU 処理終了時に 400 M バイトの印刷データをスプーリングする。スプーリング終了後に 0S の印刷機能が働, プリンタで印刷される。 (4) プリンタは1 台であり, 印刷速度は 100M バイト当たり 10 分である。 5) CPU処理と印刷機能は同時に動作可能で, 互いに影響を及ばさない。 (6) スプーリングに要する時間など, 条件に記述されていない時間は無視できる。

a120
b160
c180正答
d240

正答：C180

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答えは c「180」 です。

4つのジョブが順番に処理され、CPUと印刷が同時並行で動くのがポイント。

各CPU処理：20分（4つで合計80分、順番にやる）
各印刷：400MB ÷ 100MB/10分 = 40分

ジョブ1のCPUが20分で終わると、すぐ印刷開始。並行してジョブ2のCPUが動きます。最後のジョブ4はCPU終了が4×20=80分後、そこから印刷40分で 120分。

…ですが、印刷も順番待ちになるため、最後の印刷終了は 20分×4 + 40分×4 = 200分? いえ、並行のため実際は最も遅い経路で180分。

👉 覚え方：「並列処理は一番遅い行程の合計で決まる」。

標準試験対策の基準レベル

なぜこれが正解か

正解は c 180分。条件整理：4ジョブ、各CPU=20分、各印刷=400MB÷(100MB/10分)=40分、CPUと印刷は並行可、CPUは多重度1（順次実行）、プリンタも1台。

タイムテーブル：

ジョブ1：CPU 0-20、印刷 20-60
ジョブ2：CPU 20-40、印刷 60-100（プリンタ空き待ち）
ジョブ3：CPU 40-60、印刷 100-140
ジョブ4：CPU 60-80、印刷 140-180

最後の印刷終了が180分。

各選択肢の解説

a 120：印刷を全並列と誤算した場合の値。
b 160：印刷時間を計算ミス（30分等）した場合。
d 240：CPUと印刷を逐次合算（80+40×4）した場合。

覚え方・ひっかけ注意

「CPUは同時1つ、プリンタも同時1つ、ただし両者は並行可」。スプーリングを使うと、CPU処理と印刷をオーバーラップでき、トータル時間を短縮できる仕組みを理解。ガントチャート（タイムテーブル）を書いて確認するのが確実。

上級誤答論破・背景理論まで深掘り

理論的背景

本問はスプーリング（SPOOL: Simultaneous Peripheral Operation On-Line）による並列処理の典型問題。スプーリングはCPU処理の中間結果を一時的にディスクへバッファし、低速な周辺装置（プリンタ）の動作とCPU処理を独立並行させる技術。これにより低速デバイスがボトルネックでもCPU利用率を高められる。本問では、CPU・プリンタが各々逐次処理（多重度1）だがCPU↔プリンタは並列という条件で、最終終了時刻はパイプラインの最も遅い段で決まる。

タイムテーブルの構造的理解

CPU処理 = 20分/ジョブ、印刷 = 40分/ジョブ。印刷の方が長いため、印刷側がボトルネックとなる。ジョブ1のCPU完了(20分)から印刷開始、以降は印刷キューが詰まる：

印刷待ち発生：ジョブ2のCPUは40分で終わるが、ジョブ1の印刷は60分まで続くため、ジョブ2の印刷は60分から開始
パターン継続：印刷時刻は20→60→100→140→180

総時間 = CPU初回20分 + 印刷40分×4 = 180分。一般化すれば、Tmax = T(CPU,初回) + T(印刷) × N。

試験での位置づけ

FE・APのOS／システム性能分野で頻出。スプーリング、バッファリング、DMA（Direct Memory Access）、割込み処理などCPUと周辺装置の協調動作テーマで毎回出題される。応用情報・スペシャリスト試験ではM/M/1待ち行列、ボトルネック分析、リトルの法則（L = λW）まで踏み込む。