基本情報技術者 2012年 春期 午前（科目A） 問21

スラッシング現象【午前解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 問題文からキーワードを抽出する：「主記憶の容量が十分でない」「多重度を増加」「オーバヘッドが増加」「プロセッサ使用率が減少」。
2. 各選択肢の定義を即座に思い出す：スラッシング、フラグメンテーション、ページング、ボトルネック。
3. キーワードと定義を突き合わせ、ページフォルトの頻発による CPU 利用率低下を直接説明するものを選ぶ。
4. 残りの選択肢は範囲や影響が異なるため逐次除外する（ページングは機能、フラグメンテーションは空間の無駄、ボトルネックは一般論）。

選択肢別の誤答解説

• ア: スラッシング — 正解。主記憶不足でページ置換が頻発し CPU がページフォルト処理に占有される現象。
• イ: フラグメンテーション — 誤り。主にメモリ割当の断片化（内部・外部）による空間の無駄を指し、ページフォルト頻発による CPU 低下とは異なる問題です。
• ウ: ページング — 誤り。仮想記憶管理手法の一つで、ページ単位で主記憶と補助記憶をやり取りする仕組み。ページング自体は設計された機能であり、必ずしも CPU 利用率の低下を意味しません。
• エ: ボトルネック — 誤り。性能低下を引き起こす要因全般を指す一般用語で、本問のようにページフォルトの急増で CPU 利用率が下がる特定現象を特定していません。

よくある誤解

• 「ページング＝スラッシング」と混同する誤解：ページングは仮想記憶の機能で、必ずしもスラッシングを伴いません。ページングは正常動作、スラッシングは性能劣化です。
• 「フラグメンテーションで CPU 利用率が下がる」と考える誤り：フラグメンテーションは主にメモリ割当の無駄（連続領域不足）であり、CPU 使用率低下の直接原因ではありません。
• 「ボトルネックなら同じ」とする誤解：ボトルネックは性能低下の一般用語で、問題文の特定の原因（ページフォルト頻発）を示していない点が異なります。

補足コラム

• ワーキングセット管理：各プロセスの「現在必要なページ集合（ワーキングセット）」を維持し、それを下回る場合は新規プロセスの実行を抑える（負荷制御）。
• ページ置換アルゴリズムの改善：LRU や近似 LRU（CLOCK など）で実際の参照局所性を考慮して置換を減らす。
• 主記憶の増設やページサイズ調整：物理メモリ増強でページフォルトを削減。ページサイズ変更はトレードオフあり。
• スワップ/ロード制御：多重度（同時実行プロセス数）を管理して、同時にメモリ競合しないようにする。
  歴史的には Denning のワーキングセット理論がスラッシングの理解に大きく貢献しています。

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