応用情報技術者 2024年秋期午前2 問18

問題文

仮想記憶方式において、セグメンテーション方式と比較した場合のページング方式の長所はどれか。

選択肢

ア：記憶領域へのアクセス保護を論理的な単位で行うことができる。

イ：記憶領域をプログラム間で容易に共用することができる。

ウ：実行時に記憶領域の大きさを動的に変えることができる。

エ：主記憶の外部断片化が発生しない。（正解）

仮想記憶方式におけるページング方式の長所【午前2 解説】

要点まとめ

結論：ページング方式は主記憶の外部断片化が発生しない点が大きな長所です。
根拠：ページ単位で固定長のブロック管理を行うため、空き領域が細かく分散しても利用可能です。
差がつくポイント：セグメンテーション方式は可変長管理で外部断片化が起こりやすい点を理解しましょう。

正解の理由

ページング方式は主記憶を固定長のページ単位で管理し、物理メモリの割り当てを行います。このため、メモリの空き領域が細かく分散していても、ページ単位で割り当てられるため外部断片化が発生しません。対してセグメンテーション方式は可変長のセグメント単位で管理するため、空き領域が断片化しやすく外部断片化が問題となります。したがって「主記憶の外部断片化が発生しない」ことがページング方式の長所であり、正解はエです。

よくある誤解

ページング方式でも内部断片化は発生しますが、外部断片化は起きません。セグメンテーション方式はアクセス保護や共有に強みがありますが、外部断片化の問題があります。

解法ステップ

ページング方式とセグメンテーション方式の管理単位を確認する。
ページングは固定長ページ、セグメンテーションは可変長セグメントであることを理解する。
外部断片化の発生条件を整理する。
選択肢の内容と断片化の関係を照らし合わせる。
外部断片化が発生しないのはページング方式であると判断する。

選択肢別の誤答解説

ア: 記憶領域へのアクセス保護はセグメンテーション方式の特徴であり、ページング方式の長所とは言えません。
イ: プログラム間の記憶領域共用はセグメンテーション方式が得意で、ページング方式の特徴ではありません。
ウ: 実行時に記憶領域の大きさを動的に変えるのはセグメンテーション方式の利点です。
エ: ページング方式は固定長ページ管理により外部断片化が発生しないため正解です。

補足コラム

ページング方式は外部断片化を防ぐ一方で、ページサイズにより内部断片化が発生します。セグメンテーション方式は論理的なプログラム構造に合わせた管理が可能で、アクセス保護や共有に優れますが、可変長管理のため外部断片化が問題となります。近年は両者の利点を組み合わせたセグメントページング方式も利用されています。