応用情報技術者 2010年 秋期 午前2 問19
問題文
ほとんどのプログラムの大きさがページサイズの半分以下のシステムにおいて、ページサイズを半分にしたときに予想されるものはどれか。ここで、このシステムは主記憶が不足しがちで、多重度やスループットなどはシステム性能の限界で運用しているものとする。
選択肢
ア：ページサイズが小さくなるので、領域管理などのオーバヘッドが減少する。
イ：ページ内に余裕がなくなるので、ページ置換えによってシステム性能が低下する。
ウ：ページ内の無駄な空き領域が減少するので、 主記憶不足が緩和される。（正解）
エ：ページフォールトの回数が増加するので、システム性能が低下する。
ページサイズを半分にしたときの影響【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：ページサイズを半分にすると、ページ内の無駄な空き領域が減少し主記憶不足が緩和される。
- 根拠：プログラムの大きさがページサイズの半分以下であれば、ページ内の内部断片化が減り効率的にメモリを使える。
- 差がつくポイント：ページフォールトの増加やオーバヘッドの変化ではなく、内部断片化の減少による主記憶の有効活用に注目すること。
正解の理由
ウは、ページサイズを半分にすることで、1ページあたりの無駄な空き領域（内部断片化）が減少し、主記憶の使用効率が向上することを示しています。問題文の条件である「ほとんどのプログラムの大きさがページサイズの半分以下」という点から、ページサイズが大きいと多くのページで空き領域が発生しやすいため、ページサイズを小さくすることでこの無駄が減るのです。主記憶が不足しがちな環境では、この効率化が重要な改善となります。
よくある誤解
ページサイズを小さくするとページフォールトが増えるため性能が必ず低下すると考えがちですが、プログラムサイズとの関係で内部断片化の影響が大きく異なります。
解法ステップ
- 問題文の条件「プログラムの大きさがページサイズの半分以下」を確認する。
- ページサイズを半分にすると、1ページあたりの内部断片化がどう変わるかを考える。
- 内部断片化が減ることで主記憶の使用効率が上がることを理解する。
- ページフォールトやオーバヘッドの影響は問題文の条件から二次的と判断する。
- 選択肢の中で内部断片化の減少と主記憶不足の緩和を示すものを選ぶ。
選択肢別の誤答解説
- ア: ページサイズが小さくなるとページテーブルのエントリ数は増え、領域管理のオーバヘッドはむしろ増加するため誤り。
- イ: ページ内に余裕がなくなるという表現は誤解を招く。ページサイズが小さくなることで内部断片化は減るため性能低下とは限らない。
- ウ: 正解。内部断片化の減少により主記憶不足が緩和される。
- エ: ページフォールトの回数は増える可能性があるが、問題文の条件下では内部断片化の影響が大きく、性能低下が必ずしも起きるとは限らない。
補足コラム
ページサイズの設定はメモリ管理の重要なパラメータで、サイズが大きいとページフォールトは減るが内部断片化が増え、小さいと内部断片化は減るがページフォールトが増える傾向があります。システムの特性やプログラムのサイズ分布に応じて最適なページサイズを選ぶことが重要です。
FAQ
Q: ページサイズを小さくすると必ずページフォールトが増えますか？
A: 一般的には増えますが、プログラムサイズが小さい場合は内部断片化の減少で主記憶効率が上がり、必ずしも性能低下とは限りません。
A: 一般的には増えますが、プログラムサイズが小さい場合は内部断片化の減少で主記憶効率が上がり、必ずしも性能低下とは限りません。
Q: 内部断片化とは何ですか？
A: ページやブロック内に使われずに余ってしまう空き領域のことで、メモリの無駄遣いを指します。
A: ページやブロック内に使われずに余ってしまう空き領域のことで、メモリの無駄遣いを指します。
関連キーワード: ページサイズ、内部断片化、ページフォールト、主記憶管理、メモリ効率
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