応用情報技術者 2024年 秋期 午前2 問16
問題文
タスクスケジューリング方式の説明のうち、特定のタスクがCPU資源の割当てを待ち続ける可能性が最も高いものはどれか。
選択肢
ア：各タスクの優先度を決めて、優先度が高い順に実行し、 CPU 割当てまでの待ち時間の長さに応じて優先度を徐々に上げていく。
イ：各タスクを実行可能待ち行列に置かれた順に実行し、 一定時間が経過したら実行を中断して実行可能待ち行列の最後尾に加える。
ウ：処理予定時間が最も短いタスクから順に処理を実行する。 現在実行中の処理が終了するか、又は何らかの要因によって中断されたとき、 次のタスクを開始する。（正解）
エ：タスクがシステムに到着した順に実行可能待ち行列の最後尾に加え、 常に実行可能待ち行列の先頭のタスクに CPUを割り当てる。
タスクスケジューリング方式の説明 +【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：処理予定時間が最も短いタスクから順に処理する方式（最短処理時間優先）は、特定のタスクがCPU資源の割当てを待ち続ける可能性が最も高いです。
- 根拠：短い処理時間のタスクが次々に優先されるため、長い処理時間のタスクは後回しにされ続ける「飢餓状態（スタベーション）」が発生しやすいからです。
- 差がつくポイント：優先度の動的調整やラウンドロビン方式は飢餓を防止する工夫があるため、待ち続ける可能性は低い点を理解しましょう。
正解の理由
選択肢ウの「処理予定時間が最も短いタスクから順に処理する」方式は、短いタスクを優先するため長いタスクが後回しにされやすく、CPU割当てを待ち続ける可能性が高いです。これは「最短処理時間優先（SJF）」スケジューリングの特徴で、飢餓状態が問題となります。
他の選択肢は優先度の動的調整や公平な順番での割当てを行うため、特定タスクが極端に待たされることは少ないです。
他の選択肢は優先度の動的調整や公平な順番での割当てを行うため、特定タスクが極端に待たされることは少ないです。
よくある誤解
最短処理時間優先は効率的にCPUを使うため良い方式と誤解されがちですが、長い処理時間のタスクが無限に待たされるリスクがある点を見落としやすいです。
解法ステップ
- 各選択肢のスケジューリング方式の特徴を確認する。
- 「特定のタスクがCPU割当てを待ち続ける可能性」に注目する。
- 最短処理時間優先方式は短いタスクを優先し長いタスクが待たされることを思い出す。
- 他の方式は優先度調整や順番割当てで飢餓を防止していることを確認。
- 飢餓が起きやすい選択肢ウを正解と判断する。
選択肢別の誤答解説
- ア：優先度を動的に上げるため、長時間待つタスクも徐々に優先度が上がり飢餓は起きにくい。
- イ：ラウンドロビン方式で公平にCPUを割り当てるため、特定タスクが待ち続けることは少ない。
- ウ：最短処理時間優先で長いタスクが後回しにされ飢餓が発生しやすい。
- エ：到着順に処理するため公平だが、優先度は考慮されず飢餓は起きにくい。
補足コラム
最短処理時間優先（SJF）は平均待ち時間を最小化する理想的な方式ですが、実際には処理時間の予測が難しく、飢餓問題もあるため実用的には優先度の動的調整やラウンドロビンが多く使われます。飢餓状態を防ぐために「優先度のエイジング（加齢）」という技術もあります。
FAQ
Q: 最短処理時間優先方式はなぜ飢餓が起きやすいのですか？
A: 短い処理時間のタスクが次々に優先されるため、長い処理時間のタスクが後回しにされ続けるからです。
A: 短い処理時間のタスクが次々に優先されるため、長い処理時間のタスクが後回しにされ続けるからです。
Q: ラウンドロビン方式はどのように公平性を保っていますか？
A: 各タスクに一定時間ずつCPUを割り当て、順番に処理を行うことで特定タスクの長時間待ちを防ぎます。
A: 各タスクに一定時間ずつCPUを割り当て、順番に処理を行うことで特定タスクの長時間待ちを防ぎます。
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