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応用情報技術者 2022年 秋期 午前217


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

ページサイズが小さくなるので、領域管理などのオーバーヘッドが減少する。
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。
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)
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、メモリの有効利用が向上するため。
  • 差がつくポイント:ページフォールトの増加やオーバーヘッドの変化を正しく理解し、内部断片化の影響を見極めることが重要。

正解の理由

は、ページサイズを半分にしたことで、ほとんどのプログラムがページサイズの半分以下である条件に合致し、ページ内の無駄な空き領域(内部断片化)が減少するため、主記憶の利用効率が上がり、主記憶不足が緩和されることを示しています。これは、ページサイズが大きいとプログラムが小さい場合に空き領域が多く発生しやすいというメモリ管理の基本原理に基づいています。

よくある誤解

ページサイズを小さくすると必ずオーバーヘッドが減ると思い込むことや、ページフォールトの増加だけで性能低下が決まると誤解しがちです。

解法ステップ

  1. 問題文の条件「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」を確認する。
  2. ページサイズを半分にすると、プログラムがページサイズより小さいため、内部断片化が減ることを理解する。
  3. 内部断片化が減ると主記憶の無駄が減り、主記憶不足が緩和されると判断する。
  4. 他の選択肢の内容(オーバーヘッドやページフォールトの影響)と比較し、最も適切なものを選ぶ。

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が増え、領域管理のオーバー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いため内部断片化は減るが、ページ置換えの性能低下は必ずしも起きない。
  • : 正解。内部断片化の減少による主記憶利用効率の向上を正しく示している。
  • エ: ページフォールトの回数は増加する可能性があるが、問題文の条件下では性能低下が必ずしも起きるとは限らないため不適切。

補足コラム

ページサイズの設定はメモリ管理の重要な要素で、サイズが大きいと内部断片化が増え、小さいとページテーブルの管理コストやページフォールトが増加するトレードオフがあります。特にプログラムサイズが小さい場合は、ページサイズを小さくすることでメモリの無駄を減らせます。

FAQ

Q: ページサイズを小さくすると必ず性能が向上しますか?
A: いいえ。ページサイズが小さくなるとページフォールトが増えたり、ページテーブルの管理コストが増加するため、性能が低下する場合もあります。
Q: 内部断片化とは何ですか?
A: ページやブロックの割り当て単位に対して、実際に使用されない空き領域が発生することを指します。ページサイズが大きいほど内部断片化が増えやすいです。

関連キーワード: ページサイズ、内部断片化、主記憶管理、ページフォールト、メモリ効率
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