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応用情報技術者 2016年 春期 午前218


問題文

仮想記憶方式に関する記述のうち、適切なものはどれか。

選択肢

LRU アルゴリズムは、使用後の経過時間が最長のページを置換対象とするページ置換アルゴリズムである。(正解)
アドレス変換をインデックス方式で行う場合は、主記憶に存在する全ページ分のページテーブルが必要になる。
ページフォールトが発生した場合は、ガーベジコレクションが必要である。
ページングが繰り返されるうちに多数の小さな空きメモリ領域が発生することを、フラグメンテーションという。

仮想記憶方式に関する問題【午前2 解説】

要点まとめ

  • 結論:LRUアルゴリズムは最も長く使われていないページを置換する正しいページ置換方式です。
  • 根拠:LRUは「Least Recently Used」の略で、使用後の経過時間が最長のページを置換対象とします。
  • 差がつくポイント:ページ置換アルゴリズムの特徴や仮想記憶の基本用語の理解が重要です。フラグメンテーションの種類やページテーブルの構造も押さえましょう。

正解の理由

ア: LRUアルゴリズムは、使用後の経過時間が最長のページを置換対象とするページ置換アルゴリズムである。
LRUは「最も長く使われていないページ」を置換する方式であり、仮想記憶のページ置換アルゴリズムの代表例です。これにより、最近使われたページは残し、古いページを効率的に入れ替えます。

よくある誤解

  • ページフォールト時に必ずガーベジコレクションが必要と誤解されがちですが、ガーベジコレクションはメモリ管理の別の概念です。
  • フラグメンテーションは主に連続割り当て方式で発生し、ページング方式では発生しません。

解法ステップ

  1. 問題文のキーワード「仮想記憶方式」「ページ置換アルゴリズム」に注目する。
  2. 各選択肢の用語の意味を確認し、正しい説明か判断する。
  3. LRUの定義を思い出し、選択肢アが正しいことを確認する。
  4. 他の選択肢の誤りを理解し、誤答を排除する。

選択肢別の誤答解説

  • イ: ページテーブルは仮想アドレス空間のページ数分必要ですが、インデックス方式の説明としては不正確です。
  • ウ: ページフォールトはページの読み込みを指し、ガーベジコレクションは不要です。
  • エ: フラグメンテーションは主に連続割り当てで発生し、ページングでは断片化は発生しません。

補足コラム

仮想記憶方式では、物理メモリより大きなメモリ空間を実現するためにページングを用います。ページ置換アルゴリズムにはLRUのほかにFIFOや最適置換などがあり、性能に大きく影響します。フラグメンテーションは内部と外部に分かれ、ページングは外部フラグメンテーションを防止します。

FAQ

Q: LRUアルゴリズムはどのように実装されますか?
A: 使用履歴を管理するためにスタックやカウンタを用い、最も古い使用履歴のページを置換します。
Q: ページフォールトが起きたら必ずプログラムが停止しますか?
A: いいえ。ページフォールトはOSが必要なページをディスクから読み込むための正常な処理です。

関連キーワード: 仮想記憶、ページ置換アルゴリズム、LRU, ページフォールト、フラグメンテーション
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