ページングとは？

ページングの意味

論理空間・物理空間を固定長のページに分割し、ページ単位で主記憶と補助記憶を入れ替える仮想記憶の方式。ページテーブルで論理ページ番号から物理ページ番号への対応を管理する。

ページングの具体例

ページテーブルの所要量は「エントリ数×1エントリのサイズ」で求める。論理空間4Gバイト、ページ4Kバイト、エントリ4バイトなら、エントリ数は100万個で4Mバイト。

ページングは試験でどう引っ掛けられる？

ページサイズを小さくすると、ページ内の未使用部分（内部断片化）が減って主記憶を有効に使える一方、ページテーブルが大きくなりページフォールトの回数も増える。

ページングと関連する用語

• セグメンテーション
• 内部断片化
• TLB

ページングが出た過去問

• ページング方式の仮想記憶において、ページ置換えアルゴリズムにLRU方式を採用した場合、ページの参照順序が1, 2, 3, 2, 3, 1, 4, 2, 4, 3…

  正解：7

  要点：LRUは最も長く未参照のページを追い出して置き換える

  LRUは最も長く参照されていないページを追い出す方式である。参照順に追っていくと、最初の1,2,3で3回の読込みが起き、続く2,3,1はいずれも主記憶上にあるためヒットする。その後の4で最古の2を、2で3を、3で1を、1で2を追い出す形になり、読込みは合計7回発生する。

  出典：令和1年度 春期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問10（IPA）

• ページング方式の仮想記憶において、あるプロセスが仮想アドレス空間全体に対応したページテーブルをもつ場合、ページテーブルに必要な領域の大きさを2^xバイトで表すと…

  正解：L-N+E

  要点：ページテーブル量はエントリ数×エントリサイズで決まる

  ページテーブルのエントリ数は、仮想アドレス空間をページサイズで割った値、すなわち2^L÷2^N＝2^(L-N)個である。1エントリの大きさが2^Eバイトなので、必要な領域は2^(L-N)×2^E＝2^(L-N+E)バイトとなる。したがってxはL-N+Eである。

  出典：令和2年度 10月 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問8（IPA）

• セグメンテーションページング方式の仮想記憶において、セグメントテーブルに格納される情報はどれか。

  正解：当該セグメントに含まれるページを管理するページテーブルの実アドレス

  要点：セグメントテーブルはページテーブルの実アドレスを保持する

  セグメンテーションページング方式では、プログラムをまずセグメントに分け、各セグメントをさらにページに分割して管理する。アドレス変換は2段階で行われ、セグメントテーブルの各エントリには、そのセグメントに対応するページテーブルが主記憶上のどこにあるかを示す実アドレスが格納される。次にそのページテーブルを引いてページの実アドレスを得る。

  出典：令和3年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問8（IPA）

• ページング方式の仮想記憶において、あるプロセスが仮想アドレス空間全体に対応したページテーブルをもつ場合、ページテーブルに必要な領域の大きさを2^xバイトで表すと…

  正解：L-N+E

  要点：ページテーブル量はエントリ数×エントリサイズ

  ページテーブルのエントリ数は、仮想アドレス空間をページサイズで割った 2^L÷2^N＝2^(L－N) 個である。各エントリの大きさが2^Eバイトなので、テーブル全体は 2^(L－N)×2^E＝2^(L－N＋E) バイトになる。したがってxはL－N＋Eである。

  出典：令和7年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 am2 問7（IPA）