仮想記憶は，補助記憶（ディスクなど）を使って，実際の主記憶より大きな記憶領域があるように見せる仕組みです。 プログラムを一定の大きさの「ページ」に分け，いま必要なページだけを主記憶に置きます。 午前Ⅰでほぼ毎回出る分野です。
ページングの流れ
- プログラムが，主記憶にないページにアクセスしようとする（ページフォールト）
- 主記憶に空きがなければ，どれかのページを補助記憶に書き出す（ページアウト）
- 必要なページを補助記憶から主記憶に読み込む（ページイン）
ページインはページフォールトのたびに必ず起きますが，ページアウトは空きがあれば起きません。 そのため回数は「ページフォールト ＝ ページイン ≧ ページアウト」になります。
| デマンドページング | 実際にアクセスされたときにだけページを読み込む。無駄なページを読み込まずに済む |
|---|---|
| プリページング | 将来必要になりそうなページを先に読み込んでおく。必要になったときの待ちを減らせる |
| LRU | ページを追い出すとき，最後に使われてから最も時間がたったページを選ぶ置換えの方式 |
| スラッシング | 主記憶が足りずにページの置換えが頻繁に起き，処理能力が急激に落ちる現象 |
なぜページで分けるのか
プログラムを可変長の単位（セグメント）で主記憶に置くと，空き領域が細切れになって使えなくなります（外部断片化，フラグメンテーション）。 ページング方式は，プログラムを同じ大きさのページに分けて，主記憶の離れた場所にばらばらに置けるので，外部断片化が起きません。
プログラムを動かしているうちに，使い終わったのに解放されない領域が残ることもあります。 使われなくなった領域を回収して再び使えるようにするのがガーベジコレクションです。
計算の例
主記憶への1回のアクセスが200ナノ秒で，主記憶アクセス50万回に1回の割合でページフォールトが起き，1回当たり100ミリ秒かかるとします。 50万回のアクセスに 500,000 × 200ナノ秒 ＝ 0.1秒，ページフォールト1回に0.1秒で，合わせて0.2秒に1回ページフォールトが起きます。 したがってページフォールトは1秒当たり最大5回です。
試験での問われ方
当サイトが収録している午前の問題のうち，仮想記憶・ページング・ページフォールトなどの語が出てくるのは22問です。 7割あまりが午前Ⅰです。型ごとに数えると次のとおりです。
- ページング方式の性質（5問）。セグメンテーション方式と比べた長所（「主記憶の外部断片化が発生しない」）， フラグメンテーションを解決できる理由（「一連のプログラムやデータを，不連続な主記憶に割り付けることができる」）， ページフォールト・ページイン・ページアウトの回数の関係，ページサイズを半分にしたときの影響などです。
- ページフォールトの時間の計算（4問）。上の例は実際に出た問題の数値です。
- 主記憶の管理（4問）。ガーベジコレクション（3問）と，ガーベジコレクションでアプリケーションが止まる時間の計算です。
- ページ置換え・スラッシング・ページングの方式（6問）。LRU（2問），スラッシング（2問）， デマンドページングとプリページング（2問）です。
- このほか，IPv6 やシンクライアントなどの問題（3問）の選択肢に出てきます。
出題された過去問（22問）
リンク先の年度ページで，問題と解説を読めます。
午前Ⅰ（高度試験 共通）（16問）
- 令和7年度 春期 問6仮想記憶管理におけるページ置換えアルゴリズムとして LRU 方式を採用する。主記憶のページ枠が，…
- 令和6年度 秋期 問6仮想記憶方式において，セグメンテーション方式と比較した場合のページング方式の長所はどれか。
- 令和3年度 秋期 問6ページング方式の仮想記憶において，ページ置換えの発生頻度が高くなり，システムの処理能力が急激に低…
- 令和3年度 春期 問6ページング方式の仮想記憶において，ページアクセス時に発生する事象をその回数の多い順に並べたものは…
- 令和2年度 10月 問6仮想記憶方式で，デマンドページングと比較したときのプリページングの特徴として，適切なものはどれか…
- 平成30年度 秋期 問6ページング方式の仮想記憶において，あるプログラムを実行したとき，1回のページフォールトの平均処理…
- 平成30年度 春期 問6ページング方式の仮想記憶における主記憶の割当てに関する記述のうち，適切なものはどれか。
- 平成28年度 秋期 問6プログラム実行時の主記憶管理に関する記述として，適切なものはどれか。
- 平成28年度 春期 問6仮想記憶方式に関する記述のうち，適切なものはどれか。
- 平成27年度 秋期 問6デマンドページング方式による仮想記憶の利点はどれか。
- 平成25年度 秋期 問7記憶領域の動的な割当て及び解放を繰り返すことによって，どこからも利用できない記憶領域が発生するこ…
- 平成24年度 秋期 問7プログラム実行時の主記憶管理に関する記述として，適切なものはどれか。
- 平成24年度 秋期 問8ページング方式の仮想記憶を用いることによって，フラグメンテーションの問題を解決できる理由はどれか…
- 平成24年度 春期 問8ページング方式の仮想記憶において，ページ置換えの発生頻度が高くなり，システムの処理能力が急激に低…
- 平成22年度 秋期 問6ほとんどのプログラムの大きさがページサイズの半分以下のシステムにおいて，ページサイズを半分にした…
- 平成21年度 春期 問6主記憶への1回のアクセスが 200 ナノ秒で，ページフォールトが発生すると1回当たり 100 ミ…
システムアーキテクト 午前Ⅱ（4問）
- 令和元年度 秋期 問19ページング方式の仮想記憶において，主記憶の 1 回のアクセス時間が 300 ナノ秒で，主記憶アク…
- 平成25年度 秋期 問20ページング方式の仮想記憶において，主記憶の 1 回のアクセス時間が 300 ナノ秒で，主記憶アク…
- 平成24年度 秋期 問19ガーベジコレクションを行っている間は，全てのアプリケーションの実行が停止する Web アプリケー…
- 平成22年度 秋期 問18スーパコンピュータの特徴として，適切なものはどれか。
ネットワークスペシャリスト 午前Ⅱ（1問）
- 平成21年度 秋期 問23シンクライアントシステムの利点として，適切なものはどれか。
情報処理安全確保支援士 午前Ⅱ（1問）
- 令和4年度 秋期 問18IPv6 の特徴として，適切なものはどれか。