基本情報技術者 2010年 秋期 午前（科目A） 問21

仮想記憶方式でページアウト、ページインが頻発する現象は何か【午前2 解説】

要点まとめ

• 結論: ページアウトとページインが頻発して CPU 利用率が低下し処理能力が急激に落ちる現象はスラッシングです。
• 根拠: 実記憶が不足するとページフォルトが増加し、ディスク I/O とコンテキスト切替で有効作業時間が失われます。
• 差がつくポイント: 「頻発するページアウト／ページイン」と「処理能力の急速な低下」がセットで記述されていればスラッシングを最優先で判断します。

正解の理由

よくある誤解

• スラッシング＝単にメモリ不足だと思い込む誤解：メモリ不足が原因の一つですが、特徴は「ページング処理がシステム性能を著しく損なう」点にあります。
• スワッピングと混同する誤解：スワッピングはプロセス全体を入れ替える操作で、ページ単位の頻発とは概念が異なります。
• フラグメンテーションやメモリリークと同一視する誤解：これらはメモリ効率やプロセスバグの問題で、ページアウト/ページイン頻発と即結び付くわけではありません。

解法ステップ

1. 問題文のキーワードを確認：「実記憶の容量が小さい」「ページアウト、ページインが頻発」「処理能力が急速に低下」。
2. 各選択肢の意味を頭の中で短く定義（スラッシング、スワッピング、フラグメンテーション、メモリリーク）。
3. 「ページング頻発＋性能低下」に一致する用語を選ぶ。該当するのはスラッシングのみ。
4. 必要なら他選択肢が該当しない理由を確認して確信を固める。

選択肢別の誤答解説

• ア: スラッシング — 正解。ページフォルトの頻発でディスク I/O とオーバーヘッドが増え、処理スループットが低下します。
• イ: スワッピング — 説明: プロセス全体を主記憶と補助記憶間で入れ替える操作。マルチプログラミング制御などで用いられるが、設問の「ページ単位で頻発する」状況とは異なります。
• ウ: フラグメンテーション — 説明: メモリの断片化（内部/外部）により有効利用が損なわれる現象で、断片化自体はページアウト／ページインの頻発を直接意味しません。
• エ: メモリリーク — 説明: プログラムが確保したメモリを解放しない不具合で、長時間で利用可能メモリが減るが、短時間にページイン／アウトが頻発して性能が急落する状態とは区別されます。

補足コラム

• 原因と対策の観点：スラッシングはワーキングセット（プロセスが短期間に必要とするページ群）が実記憶に収まりきらないと発生します。対策は物理メモリ増設、負荷（同時実行プロセス数）制限、ワーキングセットベースのページ置換やロード制御によるスロットリングなどです。
• 運用時の検知指標：ページフォルト率の急上昇、CPU 利用率の低下（CPU 待ちが増える）、ディスク I/O 活動の異常増加が典型的なシグナルです。
• ストレージの影響：HDD と比べて SSD はページングコストが低いが、根本的なスラッシングは解消されないため、単に高速ストレージにするだけでは抜本対策にならない場合があります。

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