平成25年度 春期 ITパスポート試験 公開問題 問57 解説 ジョブの処理時間計算

この問題は、CPUと出力装置が独立して動作する点に着目し、各ジョブの処理終了時刻を順番にシミュレーションすることで解けます。計算のポイントは、出力装置は「そのジョブのCPU処理が終了」し、かつ「前のジョブの出力が終わっている」必要があるという2つの条件のうち、遅い方の時刻から開始される点です。

処理の流れと計算手順

各ジョブの処理を時間軸に沿って追いかけます。CPUは連続して処理されますが、出力装置は前の処理を待つ必要があることに注意してください。

ジョブ1： CPU処理は開始0秒から35秒まで行われます。出力装置はCPU処理後の35秒から開始でき、10秒後の45秒で完了します。

ジョブ2： CPU処理はジョブ1の終了直後、35秒から開始し、20秒後の55秒に完了します。出力装置は、ジョブ2のCPU終了時刻（55秒）とジョブ1の出力完了時刻（45秒）を比較します。遅い方の55秒から出力が始まり、20秒後の75秒に完了します。

ジョブ3： CPU処理はジョブ2の終了直後、55秒から開始し、5秒後の60秒に完了します。出力装置は、ジョブ3のCPU終了時刻（60秒）とジョブ2の出力完了時刻（75秒）を比較します。遅い方の75秒から出力が始まり、25秒後の100秒に完了します。

したがって、すべての処理が完了するのは100秒後となります。

パイプライン処理と並行動作の考え方

この問題で問われているのは、コンピュータが複数の処理を効率的にこなすための並行動作の理解です。もし出力装置がCPUの終了を待たずに動くシステムであれば単純な合計になりますが、実際のコンピュータでは計算結果が出力されるまでデータは送れません。

一方で、ジョブ2のようにCPU処理が長引く場合、出力装置は前段の出力が終わっていても、次の処理結果が来るまで待機せざるを得ません。この仕組みは、一つのジョブが終わるのを待たずに次のジョブの計算をCPUに割り当てるマルチプログラミングや、処理の待ち時間を減らすための考え方そのものです。

システム性能を最適化する視点

この問題のような計算は、単なる試験問題にとどまらず、実際のシステム設計やプロジェクト管理の現場で重要になります。例えば、Webサイトのレスポンス向上において、データベースの計算（CPU負荷）とデータの描画（出力・通信負荷）をどのように重ね合わせればユーザーの待ち時間が最短になるかを考える際、このプロセスは非常に近い考え方です。

試験においては、複雑な計算式を立てようとせず、今回のように「CPU終了時刻」と「出力装置が空く時刻」を逐一書き出すことで、ミスを最小限に抑えることができます。

参考リンク

• 【ITパスポート】ジョブ管理・スケジューリング（計算問題）
• パイプライン処理のイメージ（Zenn）
• オペレーティングシステム - ジョブスケジューリングの定義（Wikipedia）