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応用情報技術者 2009年 春期 午前219


問題文

主記憶への1回のアクセスが200ナノ秒で、ページフォールトが発生すると1回当たり100ミリ秒のオーバヘッドを伴うコンピュータがある。ページフォールトが主記憶アクセスの50万回中に1回発生する場合、ページフォールトは1秒当たり最大何回発生するか。ここで、ページフォールトのオーバヘッド以外の要因は考慮しないものとする。

選択肢

3
4
5(正解)
6

ページフォールトの最大発生回数計算【午前2 解説】

要点まとめ

  • 結論:ページフォールトは1秒あたり最大5回発生する。
  • 根拠:主記憶アクセス時間とページフォールト発生率から、1秒間の総処理時間を計算し、ページフォールト回数を求める。
  • 差がつくポイント:単位変換の正確さと、ページフォールトのオーバーヘッドを含めた全体の時間計算ができるかどうか。

正解の理由

ページフォールトは50万回の主記憶アクセス中に1回発生し、主記憶アクセス1回は200ナノ秒、ページフォールト1回のオーバーヘッドは100ミリ秒です。
1秒間に処理できる主記憶アクセス回数とページフォールト回数の合計時間を考慮すると、ページフォールトは最大で5回発生可能となり、選択肢の中ではが正解です。

よくある誤解

ページフォールトのオーバーヘッドをナノ秒単位で計算してしまう、または単位変換を誤り、時間計算がずれることが多いです。

解法ステップ

  1. 主記憶アクセス1回の時間を秒に変換する(200ナノ秒 = 秒)。
  2. ページフォールトのオーバーヘッドを秒に変換する(100ミリ秒 = 秒)。
  3. 50万回の主記憶アクセスにかかる時間を計算する。
  4. ページフォールト1回あたりの合計時間(主記憶アクセス時間+オーバーヘッド)を求める。
  5. 1秒間に処理可能なページフォールト回数を計算し、選択肢と照合する。

選択肢別の誤答解説

  • ア: 3回は計算が甘く、ページフォールトのオーバーヘッドを過大評価している。
  • イ: 4回は近いが、主記憶アクセス時間の計算ミスがある。
  • ウ: 5回は正確な計算結果に基づく正解。
  • エ: 6回はページフォールトのオーバーヘッドを過小評価している。

補足コラム

ページフォールトは仮想記憶管理における重要な概念で、発生頻度が高いとシステム性能が著しく低下します。オーバーヘッドの大きさを理解し、効率的なメモリ管理が求められます。

FAQ

Q: ページフォールトのオーバーヘッドはなぜ大きいのですか?
A: ページフォールト時はディスクアクセスが発生し、主記憶より遥かに遅いため、オーバーヘッドが大きくなります。
Q: なぜ主記憶アクセス時間も考慮する必要があるのですか?
A: ページフォールト発生時も主記憶アクセスが含まれるため、全体の処理時間を正確に計算するためです。

関連キーワード: ページフォールト、主記憶アクセス時間、オーバーヘッド、仮想記憶、性能評価
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