応用情報技術者 2023年春期午前2 問18

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

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。（正解）

イ：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。

ウ：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。

エ：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記述のうち、適切なものはどれか【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方式で正しい。
根拠：LRU（Least Recently Used）は「最も長く使われていない」ページを置換対象とし、効率的なページ置換を実現する。
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（ページフォールト、フラグメンテーションなど）を正確に理解しているかが重要。

正解の理由

選択肢アは「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」とあり、これはLRUの定義そのものです。LRUは「最も長い間使われていないページ」を置換するため、効率的にメモリを管理できます。
他の選択肢は用語の誤用や誤解が含まれているため不適切です。

よくある誤解

ページフォールト時にガーベジコレクションが必要と誤解しがちですが、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、ページングでは発生しません。

解法ステップ

各選択肢の用語の意味を正確に理解する。
LRUアルゴリズムの定義を確認する。
ページテーブルの役割と構造を思い出す。
ページフォールト時の処理内容を整理する。
フラグメンテーションの発生条件を確認する。
正しい記述を選択肢から特定する。

選択肢別の誤答解説

ア: 正解。LRUは最も長く使われていないページを置換するアルゴリズム。
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だが、インデックス方式の説明としては不正確。全ページ分のページテーブルが主記憶にあるとは限らない。
ウ: ページフォールトはページの読み込み処理であり、ガーベジコレクションは不要。ガーベジコレクションは不要領域の回収処理。
エ: 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、ページングではページ単位で管理するため発生しにくい。

補足コラム

LRUアルゴリズムは理想的なページ置換方式の一つですが、実装コストが高いため、近似アルゴリズム（例：CLOCKアルゴリズム）がよく使われます。ページング方式は仮想記憶管理の基本で、ページフォールト時に必要なページをディスクから主記憶に読み込みます。フラグメンテーションはメモリの断片化問題で、内部フラグメンテーションと外部フラグメンテーションに分類されます。