基本情報 平成24年度 春期 問20｜テクノロジ系に関する問題

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」。

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。

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。

関連事項・発展補足

スプーリングが普及した1960年代のメインフレーム時代から、現代OSの非同期I/O（Linuxのio_uring、Windowsの IOCP）まで「CPUと低速デバイスを並行化する」発想は連綿と続く。プリンタスプールは Windows印刷スプーラ（spoolsv.exe）、UNIX系のlp/lpd/CUPSとして実装されている。本問のような並列処理時間計算は、製造業の生産計画（ジョブショップスケジューリング）、コンパイラのパイプライン処理（フェッチ→デコード→実行→ライトバック）にも同じロジックが適用できる。