基本情報技術者 2014年 春期 午前（科目A） 問14

スループットとスプーリング【午前解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 「スループット」の定義を確認：単位時間あたりの完了ジョブ数（throughput）。
2. 各選択肢がスループットの定義と整合するかを検証する（I/O待ち・CPU利用率・待ち時間の影響）。
3. スプーリングの動作（出力を一時保存して非同期に処理）を想起し、スループットへの影響を判断する。
4. 他の選択肢で誤っている根拠（待ち時間の影響、誤ったリソース単独評価など）を順に消去する。

選択肢別の誤答解説

• ア: 誤り。オペレータ介入によりシステムが遊休（アイドル）状態になると、完了するジョブ数が減りスループットは低下する。
• イ: 誤り。スループットはCPU性能だけの指標ではなく、入出力速度やオーバヘッド、同期遅延などシステム全体の性能に左右される。
• ウ: 誤り。多重プログラミングはプロセスがI/O待ちの間に他プロセスを走らせることでCPUを有効利用し、スループットを向上させる効果がある。
• エ: 正しい。スプーリングは出力遅延を吸収して周辺機器待ちによるブロックを減らし、単位時間あたりの完了ジョブ数を増やすためスループット向上に寄与する。

よくある誤解

• オペレータ介入は「人が手を触れるだけ」だがスループットに影響しないと誤解する：待ち時間が発生すれば完了ジョブ数は減るため影響する。
• スループットはCPU性能だけで決まると考える：実際は入出力速度やオーバーヘッド、スケジューリング全体が影響する。
• 多重プログラミングは応答時間しか改善せずスループットには無関係だと誤認する：I/O待ちを隠蔽してCPUを有効活用するためスループット向上に寄与する。

補足コラム

• スループットはしばしば利用率（利用率 = 実行時間 / 利用可能時間）や応答時間とトレードオフの関係にあります。Littleの法則で表すと、平均並列度$N$、スループット$\lambda$、平均応答時間$R$の関係は $N=\lambda \times R$ です。スループットを上げると応答時間に影響が出る場合があるため、全体最適を考える必要があります。
• スプーリングは「一時保存して非同期処理する」つまりバッファリングの一種です。プリンタ以外にもメールキューや印刷サーバーなどで広く使われています。
• 過度の多重プログラミングはコンテキストスイッチ増大やメモリ不足を招き、逆にスループットを下げることがある点に注意してください。

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