基本情報技術者 2013年 春期 午前（科目A） 問18

タスク優先度とCPU遊休時間【午前解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 各タスクを時刻 0 に並べ、優先度高→中→低で CPU を割り当て開始。
2. 各タスクの最初の CPU バースト終了時刻と、その後の I/O 終了時刻を計算する。
3. CPU が他のタスクに割り当てられない時間帯（全タスクが I/O 中、かつまだ次の CPU バーストが到着していない時間）を合算する。
4. 最後に全区間の遊休時間を合計して選択肢と比較する。

• t=0–3: 高優先度 CPU(3) 実行 → 高は t=3 で I/O(5) に移行（完了 t=8）
• t=3–5: 中優先度 CPU(2) 実行 → 中は t=5 で I/O(6) に移行（完了 t=11）
• t=5–6: 低優先度 CPU(1) 実行 → 低は t=6 で I/O(5) に移行（完了 t=11）
• t=6–8: CPU に実行可能タスクがなく遊休（2ms）
• t=8–10: 高の第2 CPU(2) 実行（高終了 t=10）
• t=10–11: 再び CPU に実行可能タスクがなく遊休（1ms）
• t=11–13: 中の第2 CPU(2) 実行
• t=13–14: 低の第2 CPU(1) 実行（全タスク終了）
  合計遊休時間 = 2 + 1 = 3 ms

選択肢別の誤答解説

• ア: 1 — おそらく t=6–8 の 2ms のみを見て、t=10–11 の 1ms を見落としたケース。I/O 復帰のタイミングを最後まで追えていない。
• イ: 2 — 中央の 2ms 区間（t=6–8）だけを合算した誤り。最終の高の第2 CPU 終了後の短時間の遊休を忘れがち。
• ウ: 3 — 正答。上の全時刻を正確に追跡した結果。
• エ: 4 — 過剰に遊休を見積もったケース（例えば、I/O の並列性を誤って扱い、余分に待ち時間を加算した）。

よくある誤解

• 「I/O が並列なら CPU は常に稼働する」と思い込む誤解：I/O が並列でも、全タスクが同時に I/O に入っている期間は CPU に実行するタスクがなくなり遊休が発生します。
• 「優先度順だけ考えていればよい」と考える誤解：優先度だけでなく各段の処理時間（I/O の終了時刻）が CPU の空き時間を決めるため、時刻追跡が重要です。
• 「最後の I/O が終わるまで CPU は働く」と誤認：I/O 終了と CPU バーストの到着時刻のずれが遊休時間を生みます。

補足コラム

tasks = {
  'H': [(3,'CPU'),(5,'IO'),(2,'CPU')],
  'M': [(2,'CPU'),(6,'IO'),(2,'CPU')],
  'L': [(1,'CPU'),(5,'IO'),(1,'CPU')],
}
# 上の擬似データを基に時刻追跡すれば遊休 3ms を確認できます（省略）。

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