エンベデッドシステムスペシャリスト 2019年午前2 問09

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。

🖊️ 解答を隠して解いてみる

ア：ページサイズが小さくなるので、領域管理などのオーバヘッドが減少する。

イ：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。

ウ：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）

エ：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。

🔒 解説は解答すると表示されます

ページ単位でメモリを割り当てると、プログラムがページを使い切れない場合、ページ内に未使用領域が生じます。これは内部断片化です。

ほとんどのプログラムが元のページサイズの半分以下であれば、ページサイズを半分にすることで、プログラムに割り当てるページ内の無駄な空き領域が減ります。主記憶が不足しがちな状況では、無駄な領域が減る分、主記憶を有効に使えます。そのため、主記憶不足の緩和が期待できるウが適切です。

ア：ページサイズを小さくすると、同じプログラムを格納するために必要なページ数が増えやすくなります。そのため、ページ表の管理などのオーバヘッドは減少するとは限らず、むしろ増加する場合があります。
イ：ページサイズを小さくしただけで、ページ置換えによる性能低下が必ず起きるわけではありません。ページ置換えの発生は、主記憶に格納できるページ数やプログラムのメモリアクセス状況などにも左右されます。
ウ：ページ内の未使用領域が減り、主記憶を有効に利用できるため、主記憶不足の緩和が期待できます。
エ：ページサイズを小さくすると、ページ数が増えることはありますが、ページフォールトの回数が必ず増えるとは限りません。設問の条件では、内部断片化が減ることによる主記憶の有効利用に注目します。

ページサイズの変更には、内部断片化を減らせる一方で、ページ数が増えてページ表の管理量が増えるなどのトレードオフがあります。ページサイズの大小だけで性能を判断するのではなく、設問の条件で特に問題となっている点を見極めることが大切です。

Q. 内部断片化とは何ですか？
A. 割り当てられた領域の中に、実際には使われていない空き領域が残ることです。ページ単位の割当てでは、プログラムの大きさがページサイズの倍数でない場合などに発生します。

Q. ページサイズを小さくすれば、常にシステム性能が向上しますか？
A. いいえ。内部断片化は減る一方で、ページ数や管理情報が増える可能性があります。性能への影響はシステムの状況によって異なります。

関連キーワード: ページング、ページサイズ、内部断片化、ページフォールト、ページ置換え、ページ表

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