ITパスポート過去問 令和2年度（2020年）問59
仮想記憶を利用したコンピュータで，主記憶と補助記憶の間で内容の入替えが頻繁に行われていることが原因で処理性能が低下していることが分かった。この処理性能が低下している原因を除去する対策として，最も適切なものはどれか。ここで，このコンピュータの補助記憶装置は1台だけである。
選択肢
- ア：演算能力の高いCPUと交換する。
- イ：仮想記憶の容量を増やす。
- ウ：主記憶装置の容量を増やす。
- エ：補助記憶装置を大きな容量の装置に交換する。
- ア
- イ
- ウ
- エ
正解と解き方・学習ポイント（AI解説）
主記憶の容量が不足すると、主記憶と補助記憶のページ入替えが頻繁になり、補助記憶へのアクセス待ち時間が増えて処理性能が低下します。この原因を除去するには、主記憶装置の容量を増やして入替え回数を減らすのが最も適切です。
Point
この問題は、仮想記憶で主記憶と補助記憶の入替えが頻発する状態が何を意味し、原因を除去するにはどの装置を増強すべきかを確認するものです。主記憶不足が補助記憶アクセス待ちの増加につながり、性能低下を引き起こす流れを理解していることがポイントです。
解くために必要な知識
この問題を解くには、仮想記憶のページ入替えと、入替えが頻繁なときに起きる性能低下の理由を理解している必要があります。
用語の整理
| 用語 | 意味 |
|---|---|
| 仮想記憶 | 補助記憶を主記憶の延長として使い、見かけ上大きなメモリ空間を提供する仕組みです。 |
| 主記憶装置 | CPUが直接アクセスして実行に使うメモリです。 |
| 補助記憶装置 | 主記憶より低速で大容量の記憶装置です。 |
| ページ入替え（スワップ） | 主記憶と補助記憶の間で、ページを移動することです。 |
| スラッシング | ページ入替えが頻繁になり、処理時間の多くが補助記憶アクセス待ちになって性能が大きく低下する状態です。 |
性能が低下する理由
主記憶不足が起きるとどうなるか
-
実行に必要なページを主記憶に置ききれません。
-
不足分を補助記憶に置くため、ページ入替えが増えます。
なぜ遅くなるか
-
補助記憶へのアクセスは主記憶より遅いです。
-
入替えが増えるほど、補助記憶アクセスの待ち時間が増えます。
基本の対策
-
原因を除去するには、ページ入替えの回数を減らすのが原則です。
-
そのための代表的な方法は、主記憶装置の容量を増やすことです。
問題の解法手順
注目する状況
「主記憶と補助記憶の間で内容の入替えが頻繁」「処理性能が低下」から、ページ入替えが多発して待ち時間が増えている状態だと考えます。
状況から言えること
-
入替えが頻繁なのは、主記憶に必要なページを十分に保持できていない可能性が高いです。
-
補助記憶は主記憶より低速なので、入替えが増えるほど補助記憶アクセスの待ち時間が増え、性能が下がります。
各選択肢の検討
| 選択肢 | 対策の対象 | この状況での評価 |
|---|---|---|
| ア | CPU | 待ち時間の主因が補助記憶アクセスであれば、CPUを速くしても待ちが減らず原因除去になりにくいです。 |
| イ | 仮想記憶（補助記憶上の領域） | 主記憶は増えないため入替え頻度は下がりにくいです。 |
| ウ | 主記憶 | 主記憶に保持できるページが増え、入替え回数が減るため原因除去になります。 |
| エ | 補助記憶の容量 | 容量不足が原因ではないため、入替え頻度の低下につながりにくいです。 |
結論
原因を除去する対策は、入替え回数を減らせる「ウ」です。
選択肢ごとの解説
- ア：不正解
CPUを高速化しても、性能低下の主因がページ入替えに伴う補助記憶アクセス待ちであれば、待ち時間が残るため原因除去になりにくいです。
- イ：不正解
仮想記憶の容量を増やしても、増えるのは補助記憶上の領域であり、主記憶不足は解消しません。ページ入替え頻度が下がりにくいため原因除去になりません。
- ウ：正解
主記憶容量を増やすと、実行に必要なページを主記憶内により多く保持でき、ページ入替え回数を減らせます。結果として性能低下の原因を除去できます。
- エ：不正解
補助記憶装置の容量を増やしても、問題は容量不足ではなく入替えが頻繁なことです。容量増加は入替え回数の削減に直結しないため原因除去として不適切です。
まとめ
主記憶の容量が不足すると、主記憶と補助記憶のページ入替えが頻繁になり、補助記憶へのアクセス待ち時間が増えて処理性能が低下します。この原因を除去するには、主記憶装置の容量を増やして入替え回数を減らすのが最も適切です。
テクノロジ系 > コンピュータシステム > ソフトウェア
CPUを高速化しても、性能低下の主因がページ入替えに伴う補助記憶アクセス待ちであれば、待ち時間が残るため原因除去になりにくいです。
仮想記憶の容量を増やしても、増えるのは補助記憶上の領域であり、主記憶不足は解消しません。ページ入替え頻度が下がりにくいため原因除去になりません。
主記憶容量を増やすと、実行に必要なページを主記憶内により多く保持でき、ページ入替え回数を減らせます。結果として性能低下の原因を除去できます。
補助記憶装置の容量を増やしても、問題は容量不足ではなく入替えが頻繁なことです。容量増加は入替え回数の削減に直結しないため原因除去として不適切です。