基本情報技術者 2019年秋期午前（科目A）問13

問題文

メイン処理、及び表に示す二つの割込みA,Bの処理があり、多重割込みが許可されている。割込みA,Bが図のタイミングで発生するとき、0ミリ秒から5ミリ秒までの間にメイン処理が利用できるCPU時間は何ミリ秒か。ここで、割込み処理の呼出し及び復帰に伴うオーバヘッドは無視できるものとする。

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選択肢

ア：2（正解）

イ：2.5

ウ：3.5

エ：5

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多重割込みのプリエンプト【午前解説】

正解の理由

多重割込みが許可されており、割込み A は B より優先度が高いので、B の処理中に A が発生すると B は中断され、A の処理が先に行われます。図の発生タイミングは、B が0ミリ秒と5ミリ秒、A が1ミリ秒・2.5ミリ秒・3.5ミリ秒です。0〜5ミリ秒の CPU の使われ方を時系列で追うと、次のようになります。

時間（ミリ秒）	実行される処理
0〜1	B（1ミリ秒分。残り0.5ミリ秒）
1〜1.5	A（B は中断）
1.5〜2	B の残り（ここで B が完了）
2〜2.5	メイン処理
2.5〜3	A
3〜3.5	メイン処理
3.5〜4	A
4〜5	メイン処理

メイン処理が利用できる時間は

0.5 + 0.5 + 1 = 2

ミリ秒です。したがって正解はアです。

解法ステップ

図から各割込みの発生時刻を読む（A：1, 2.5, 3.5ミリ秒、B：0, 5ミリ秒）。
優先度の高い A は B を中断して実行されることに注意して、時系列に並べる。
0〜5ミリ秒のうち、割込み処理が使う時間を合計する：B 1.5ミリ秒＋ A 0.5 × 3 ＝ 3ミリ秒。
メイン処理の時間は $5 - 3 = 2$ ミリ秒。

（5ミリ秒に発生する B の処理は、0〜5ミリ秒の区間には入りません。）

選択肢別の誤答解説

ア: 2（正解）
割込み処理の合計3ミリ秒を5ミリ秒から引いた値です。
イ: 2.5
A の発生を2回と数えたり、B の処理時間を1ミリ秒と考えたりすると出る値です。
ウ: 3.5
B の処理（1.5ミリ秒）を数えず、A だけを引くと $5 - 1.5 = 3.5$ になります。
エ: 5
割込みの処理時間をまったく考えない値です。

よくある誤解

図の目盛りを1ミリ秒間隔と思い込み、A の発生時刻を 1, 2, 3, 4 ミリ秒と読む誤り。図の点線は0.5ミリ秒間隔で、A は 1, 2.5, 3.5 ミリ秒に発生しています。
多重割込みでは、優先度の高い割込みが低い割込みの処理を中断します。中断された B は A の後に残りを実行するので、B の処理時間（1.5ミリ秒）は全部数えます。

補足コラム

本問のように呼出し・復帰のオーバヘッドを無視する場合、メイン処理の時間は「区間の長さ − 区間内で実行される割込み処理時間の合計」で求められます。ただし、区間の終わりまでに終わらない割込み処理がある場合は、その分を区間内の時間だけ数えます。
時系列の表を書くと、中断・再開の順序を取り違えにくくなります。

FAQ

Q. 5ミリ秒ちょうどに発生する B は数えないのですか？
A. 5ミリ秒に発生した B の処理は5ミリ秒以降に行われるので、0〜5ミリ秒の区間のメイン処理の時間には影響しません。

Q. A と B が同時に発生したらどうなりますか？
A. 優先度の高い A が先に処理され、B は A の終了後に処理されます。

関連キーワード: 割込み、多重割込み、割込み優先度、プリエンプション、CPU時間

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