応用情報技術者 2023年 秋期 午前2 問16
問題文
ページング方式の仮想記憶において、あるプログラムを実行したとき、1回のページフォールトの平均処理時間は 30ミリ秒であった。ページフォールト発生時の処理時間が次の条件であったとすると、ページアウトを伴わないページインだけの処理の割合は幾らか。
〔ページフォールト発生時の処理時間〕
(1) ページアウトを伴わない場合、ページインの処理時間は20ミリ秒である。
(2) ページアウトを伴う場合、置換えページの選択、ページアウト、ページインの合計処理時間は60ミリ秒である。
選択肢
ア：0.25
イ：0.33
ウ：0.67
エ：0.75（正解）
ページング方式の仮想記憶におけるページフォールト処理時間の割合計算【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：ページアウトを伴わないページインの割合は0.75（75%）である。
- 根拠：平均処理時間30msは、ページアウトあり60msとページアウトなし20msの加重平均で表せるため。
- 差がつくポイント：平均時間の式を立てて、割合を正確に求める計算力と理解が重要。
正解の理由
ページフォールトの平均処理時間は、ページアウトを伴う場合と伴わない場合の処理時間の加重平均です。
ページアウトなしの処理時間が20ms、ページアウトありが60msで、平均が30msなので、割合を使って式を立てると、
これを解くととなり、選択肢のエが正解です。
ページアウトなしの処理時間が20ms、ページアウトありが60msで、平均が30msなので、割合を使って式を立てると、
これを解くととなり、選択肢のエが正解です。
よくある誤解
ページアウトありとなしの処理時間を単純に平均するだけでなく、発生割合を考慮した加重平均で計算する必要があります。
また、平均処理時間が30msだからといって単純に中間値を選ぶのは誤りです。
また、平均処理時間が30msだからといって単純に中間値を選ぶのは誤りです。
解法ステップ
- ページアウトなしの処理時間を20ms、ページアウトありを60msと確認する。
- 平均処理時間30msを加重平均の式に当てはめる。
- の形に整理する。
- 方程式を解いての値を求める。
- であることから、ページアウトなしの割合は75%と判定する。
選択肢別の誤答解説
- ア（0.25）：ページアウトなしの割合が低すぎ、平均時間がもっと高くなる。
- イ（0.33）：計算ミスで割合を小さく見積もった結果。
- ウ（0.67）：近いが正確な計算結果ではなく、誤差がある。
- エ（0.75）：正しい加重平均計算に基づく正解。
補足コラム
ページフォールト処理時間は、仮想記憶管理の性能評価に重要です。
ページアウトを伴う処理はディスクI/Oが発生し時間がかかるため、割合を減らすことがシステム高速化の鍵となります。
また、ページ置換アルゴリズムの効率もこの割合に影響します。
ページアウトを伴う処理はディスクI/Oが発生し時間がかかるため、割合を減らすことがシステム高速化の鍵となります。
また、ページ置換アルゴリズムの効率もこの割合に影響します。
FAQ
Q: ページフォールトの平均処理時間はどうやって求めるのですか？
A: ページアウトあり・なしの処理時間にそれぞれの発生割合を掛けて合計し、加重平均を計算します。
A: ページアウトあり・なしの処理時間にそれぞれの発生割合を掛けて合計し、加重平均を計算します。
Q: なぜページアウトを伴う処理は時間が長いのですか？
A: ページアウトはメモリの内容をディスクに書き出す必要があり、ディスクI/Oが遅いため処理時間が増加します。
A: ページアウトはメモリの内容をディスクに書き出す必要があり、ディスクI/Oが遅いため処理時間が増加します。
関連キーワード: ページフォールト、ページング、仮想記憶、加重平均、ページアウト、ページイン
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