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基本情報技術者試験 · 学習ガイド

スラッシングと主記憶の不足

スラッシングとは

スラッシングとは、ページの入替えが頻発して処理効率が大きく落ちる現象です。

机と棚の間をエルくんが紙束を抱えて往復し、入替え過多で処理が進まない図。
必要なページが主記憶に収まりきらず、ページの入替えに時間を費やす状態です。机と棚は記憶装置の役割の比喩です。

机に広げられる資料が少ないのに、同時に何件もの仕事を始めると、棚との出し入ればかりになってしまいます。仮想記憶でも、必要なページを主記憶へ置ききれないと似た状況が起きます。

基本の仕組み

基本の仕組みの図解。中央上に空きのない実主記憶、中央下に補助記憶を置き、横線で仕切る。Bのページを下へ追い出してAのページを上へ入れ、処理がBへ切り替わるとBを再び読み込む流れを循環する矢印で示し、脇に転送待ちを置く。
覚えること:ページ置換が頻発すると効率低下

例えば、ある処理に必要なページを読み込むため別の処理のページを追い出し、次にその処理へ切り替えると追い出したページを再び読み込む、と繰り返す場合です。処理を増やしたのに計算が進まず、補助記憶との転送待ちが増えます。

このようにページの置換が頻発して処理効率が大きく落ちる現象をスラッシングと呼びます。問題文では、同時実行の多重度、実主記憶の不足、ページ入替えに費やす時間の関係を読み取ります。

対策は原因に合わせて、同時に実行する処理を減らす、必要な主記憶を確保するなどです。仮想アドレス空間や補助記憶を増やすだけで、実主記憶の不足による転送待ちがなくなるとは限りません。互いに資源を待って進めないデッドロックとは別の現象です。

ページングとスラッシング

ページングとスラッシングの図解。左の狭い主記憶でページが頻繁に入れ替わる様子を循環矢印で示し、右のCPUへ矢印をつないで、処理より入出力待ちが長くなる流れを描く。左右は仕切らず、1つの因果として見せる。
覚えること:主記憶不足→頻繁な入替え→入出力待ち

主記憶が不足しページの入替えが頻発すると、CPUが処理より入出力待ちに時間を費やすスラッシングが起こります。ページフォールト自体は仮想記憶の通常動作ですが、頻度が過大なら同時実行数やメモリ割当てを見直します。

ページングとスラッシング
状態意味
ページフォールト必要ページが主記憶にない
スラッシングページ入替えが過多
対策実メモリ増設・同時実行の調整

試験に出る

  • スラッシングはページ入替えの頻発で処理効率が落ちる現象。
  • 同時実行の多重度・実主記憶の不足・入替え時間の関係を読み取ること。
  • 対策は同時実行数の削減や必要な主記憶の確保。
  • 補助記憶を増やすだけでは実主記憶の不足は解消しないこと。
  • デッドロックとは別の現象であること。

重要な言葉

スラッシング
ページ入替えが頻発して処理効率が大きく落ちる現象。
多重度
同時に実行する処理の数。
仮想記憶
主記憶と補助記憶を組み合わせて管理する仕組み。
デッドロック
互いに資源を待って進めなくなる状態。スラッシングとは別。

確認問題

確かめよう同時実行数を増やすほど処理効率は必ず上がる?

いいえ。必要なページを保持できなくなると、入替えが増えて逆に遅くなる場合があります。

同時実行数を増やせば、処理効率は必ず上がる。

スラッシングでは、CPUの計算よりページ入替えに時間が取られる。

ページ入替えが頻発して処理効率が大きく落ちる現象は?

スラッシングへの対策として適切なのは?

机に広げられる資料が少ないのに、同時に何件もの仕事を始めると、棚との出し入ればかりになってしまいます。でも、必要なページをへ置ききれないと似た状況が起きます。

例えば、ある処理に必要なページを読み込むため別の処理のページを追い出し、次にその処理へ切り替えると追い出したページを再び読み込む、と繰り返す場合です。処理を増やしたのに計算が進まず、とのが増えます。

このようにページの置換が頻発して処理効率が大きく落ちる現象をと呼びます。問題文では、同時実行の、実主記憶の不足、ページ入替えに費やす時間の関係を読み取ります。

対策は原因に合わせて、同時に実行する処理を減らす、必要な主記憶を確保するなどです。仮想アドレス空間や補助記憶を増やすだけで、の不足による転送待ちがなくなるとは限りません。互いに資源を待って進めないとは別の現象です。

出典・参考資料

試験の公式案内と、この記事の参考にした学習資料です。

編集:Pinternet Works · 更新日:

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