応用情報技術者 2014年 春期 午前2 問09

割込みによるCPU占有【午前2解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 区間の境界を確認：問題は「0ミリ秒から5ミリ秒までの間」＝時間区間 $[0,5)$ と考え、時刻5.0msちょうどに発生する割込みは含めない。
2. 発生と優先度に従って実行順を時系列で追う。主要な出来事は次の通り。
   • 0.0ms: B 発生 → B 実行開始
   • 1.0ms: A 発生（高優先）→ B をプリエンプト、A 実行
   • 1.5ms: A（時刻1の分）終了 → B 再開（残り0.5ms）
   • 2.0ms: B 完了；同時に時刻2の A 発生 → A（2ms分）実行（2.0〜2.5ms）
   • 2.5〜3.0ms: メイン処理実行（0.5ms）
   • 3.0ms: A（3ms分）発生 → A 実行（3.0〜3.5ms）
   • 3.5〜5.0ms: メイン処理実行（1.5ms）
3. 各処理時間を合計する。割込み処理の合計は B：1.5ms（0ms発生分のみ）＋ A：0.5ms×3＝1.5ms → 合計3.0ms。
4. メイン処理が使える時間は $5.0-3.0=2.0$ms。

選択肢別の誤答解説

• ア（2）
  正しく計算した結果です。0ms発生のBが1.5ms、Aが3回で1.5ms、合計3.0msを割り引くとメインは2.0msです。
• イ（2.5）
  しばしば「Bが1.5msだが、Aのうち1回だけBを中断するので合計が2.5msになる」と誤計算されます。実際はB(0ms)の処理はA到来で中断されますが、残りは区間内（1.5→2.0ms）で完了するためB全体の1.5msが区間内に含まれます。よって割込み合計は3.0msです。
• ウ（3.5）
  多くはAの処理時間を重複して見積もるか、Bを2回（0msと5ms両方）含めて計算する誤りです。5ms発生分のBは区間外のため含めません。
• エ（5）
  割込みをまったく考慮せずに選ぶミスです。問題は割込みがCPUを占有するためメイン処理は常に5ms使えるわけではありません。

よくある誤解

• 時刻5.0ms発生の割込みを区間「0〜5ms」に含める：境界条件の誤認。通常は半開区間 $[0,5)$ として扱うのが自然で、本問では5ms発生分は含めない。
• プリエンプションで「一部だけ」割込み時間を無視する：高優先度に中断されても、中断された割込みの残り時間は後で必ず消費されるため、区間内に残りがあれば全体時間に含める必要がある。
• 同時刻到着の処理順を無視する：同一時刻に複数割込みがあれば優先度に従う（高優先が先）。これを誤ると時間配分が狂う。

補足コラム

• イベント（割込み到着、処理終了）を時系列に並べる。
• 現在実行中の処理と優先度を追跡し、到着時にプリエンプトが必要か判定する。
• 各区間で実際に消費された時間を累積する。

# 到着時刻(ms), name, service time(ms), priority (大きいほど優先)
events = [(0,'B',1.5,0),(1,'A',0.5,1),(2,'A',0.5,1),(3,'A',0.5,1),(5,'B',1.5,0)]
# このスクリプトは概念示例で、割込みのプリエンプトと残時間を追う実装が必要です。

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