応用情報技術者 2014年春期午前2 問18

問題文

仮想記憶方式において、論理アドレスから物理アドレスへの変換を行うのはいつか。

選択肢

ア：主記憶に存在するページをアクセスするとき（正解）

イ：ページフォールトが発生したとき

ウ：ページを主記憶にページインするとき

エ：ページを補助記憶にページアウトするとき

仮想記憶方式における論理アドレスから物理アドレスへの変換のタイミング【午前2 解説】

要点まとめ

結論：論理アドレスから物理アドレスへの変換は、主記憶に存在するページをアクセスするときに行われます。
根拠：仮想記憶方式では、CPUが生成する論理アドレスを物理アドレスに変換するために、ページテーブルを参照して対応する物理ページを特定します。
差がつくポイント：ページフォールト発生時やページイン・ページアウト時は変換処理ではなく、メモリ管理の別の処理が行われる点を正確に理解することが重要です。

正解の理由

ア: 主記憶に存在するページをアクセスするときが正解です。
仮想記憶方式では、CPUが論理アドレスを生成すると、MMU（メモリ管理ユニット）がページテーブルを参照して物理アドレスに変換します。この変換は、実際に主記憶上のページにアクセスする際に行われます。ページが主記憶に存在しない場合はページフォールトが発生し、その後ページイン処理が行われますが、変換自体はアクセス時に行われるため、アが正しい選択肢です。

よくある誤解

ページフォールトが発生したときに変換が行われると誤解しがちですが、ページフォールトは変換失敗時の例外処理であり、変換自体はアクセス時に行われます。
また、ページインやページアウトは物理メモリの管理操作であり、アドレス変換のタイミングとは異なります。

解法ステップ

仮想記憶方式の基本動作を理解する（論理アドレスと物理アドレスの関係）。
論理アドレスから物理アドレスへの変換は、CPUがメモリにアクセスする際に行われることを確認。
ページフォールトやページイン・ページアウトは変換の前後に発生する別の処理であることを区別。
選択肢の意味を整理し、変換のタイミングに最も合致するものを選ぶ。

選択肢別の誤答解説

イ: ページフォールトが発生したとき
ページフォールトは変換失敗時の例外処理であり、変換そのものはアクセス時に行われます。
ウ: ページを主記憶にページインするとき
ページインは補助記憶から主記憶へページを読み込む操作で、アドレス変換のタイミングではありません。
エ: ページを補助記憶にページアウトするとき
ページアウトは主記憶から補助記憶へページを退避する操作であり、変換処理とは無関係です。

補足コラム

仮想記憶方式では、CPUが生成する論理アドレスを物理アドレスに変換するためにページテーブルが用いられます。この変換はMMUが担当し、主記憶にページが存在しない場合はページフォールトが発生し、OSがページイン処理を行います。ページフォールト処理は変換の失敗に対する例外処理であり、変換自体はアクセス時に必ず行われる基本動作です。