応用情報技術者 2020年秋期午前2 問18

問題文

仮想記憶方式で、デマンドページングと比較したときのプリページングの特徴として適切なものはどれか。ここで、主記憶には十分な余裕があるものとする。

選択肢

ア：将来必要と想定されるページを主記憶にロードしておくので、実際に必要となったときの補助記憶へのアクセスによる遅れを減少できる。（正解）

イ：将来必要と想定されるページを主記憶にロードしておくので、ページフォールトが多く発生し,OSのオーバヘッドが増加する。

ウ：プログラムがアクセスするページだけをその都度主記憶にロードするので、主記憶への不必要なページのロードを避けることができる。

エ：プログラムがアクセスするページだけをその都度主記憶にロードするので、将来必要となるページの予想が不要である。

仮想記憶方式のプリページングの特徴【午前2 解説】

要点まとめ

結論：プリページングは将来必要と想定されるページを事前に主記憶にロードし、アクセス遅延を減らす方式です。
根拠：主記憶に十分な余裕がある場合、事前ロードによりページフォールト回数を減らし、補助記憶へのアクセス遅延を軽減します。
差がつくポイント：デマンドページングとの違いを理解し、プリページングのメリットとデメリットを正確に把握することが重要です。

正解の理由

アは、プリページングの本質を正しく表しています。プリページングは、プログラムが将来必要とする可能性が高いページをあらかじめ主記憶にロードすることで、実際にアクセスが発生した際のページフォールトを減らし、補助記憶へのアクセス遅延を軽減します。主記憶に十分な余裕がある条件下で特に効果的です。

よくある誤解

プリページングは必ずしもページフォールトを増やすわけではなく、むしろ減らすことが目的です。また、アクセスするページだけをロードするのはデマンドページングの特徴であり、プリページングとは異なります。

解法ステップ

仮想記憶の基本概念を理解する（ページング、ページフォールト）。
デマンドページングの動作を確認する（必要なページをアクセス時にロード）。
プリページングの特徴を把握する（将来必要なページを予測して事前にロード）。
主記憶の余裕がある場合の効果を考慮する（遅延軽減が期待できる）。
選択肢の内容とプリページングの特徴を照合し、正しいものを選ぶ。

選択肢別の誤答解説

イ：プリページングはページフォールトを減らすため、ページフォールトが多発するのは誤りです。
ウ：これはデマンドページングの説明であり、プリページングの特徴ではありません。
エ：将来必要となるページの予想が不要なのはデマンドページングであり、プリページングは予想が必要です。

補足コラム

プリページングは、プログラムの局所性（時間的局所性や空間的局所性）を利用して、次にアクセスされる可能性の高いページを予測し、事前にロードします。これにより、ページフォールトによる処理遅延を減らし、システム全体の効率を向上させます。ただし、予測が外れると不要なページをロードしてしまい、主記憶の無駄遣いになるリスクもあります。