ページフォールトとは?ぺーじふぉーると
ページフォールトとは、アクセスしようとしたページが主記憶に存在せず、補助記憶から読み込む必要があるときに発生する割込み。OSは空きページ枠を探し、無ければLRUなどの置換えアルゴリズムで追い出すページを選び、目的のページを読み込んでから中断した命令を再開する。追い出すページが更新されていれば書戻し(ページアウト)も伴うため、1回あたりの所要時間は主記憶へのアクセスより桁違いに大きい。
最終更新:2026-10-06
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主記憶より大きな空間をプログラムに見せるという仮想記憶の約束は、実記憶が足りなくなる瞬間が必ず来ることを意味する。その瞬間にプログラムを異常終了させるのではなく、いったん止めて必要なページを運び入れ、何事もなかったように再開する仕掛けが要る。ページフォールトは、その「足りなかった」を検知して補うための正常な機構であり、だからこそ発生率そのものが性能指標として管理される。
具体例
主記憶が数十ナノ秒で読めるのに対し、ページインは補助記憶へのアクセスを伴うためミリ秒単位かかる。実効アクセス時間は「主記憶アクセス時間+発生率×ページフォールト処理時間」で見積もれるため、発生率がわずかに上がるだけで平均が大きく悪化し、体感性能をそのまま左右する。
試験での引っ掛け
ページフォールトはエラーではなく、仮想記憶が正常に働いている証拠でもある。異常終了を伴う障害と混同しない。問題になるのは頻発してページの入替えに時間の大半を費やす状態(スラッシング)で、対策は多重度を下げるか実記憶を増やすことであり、ページサイズを小さくすると発生回数はむしろ増える。
関連用語
出た過去問
問題文で直接問われたものと、解説の中で触れられたものが含まれます。
出典:平成28年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問18(IPA)
プログラムで使用可能な実メモリ枠が3ページである仮想記憶システムにおいて、大きさ6ページのプログラムが実行されたとき、ページフォールトは何回発生するか。ここで、…
正解:10
要点:LRUは最後に使ってから最も時間が経ったページを追い出す
実メモリ枠3ページでLRUを適用し、0,1,2,3,4,0,2,4,3,1,4,5 の順に読み込むと、最初の0・1・2で3回の欠落が起き、以降は3,4,0,2 で置換えが4回続きます。次の4は残っているのでヒットし、3,1 で2回置換え、次の4はヒット、最後の5で1回置換えとなります。ヒットしたのは2回だけなので、12回のアクセスのうちページフォールトは10回です。
出典:平成28年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問17(IPA)
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時間は30ミリ秒であった。ページフォールト発生時の処理時間が次の…
正解:0.75
要点:平均時間は各処理時間を発生割合で加重平均した値
ページアウトを伴わない割合をpとすると、平均処理時間は20p+60(1−p)=30と表せる。整理すると60−40p=30となりp=0.75。よって4回に3回はページインだけで済んでいる計算になる。
出典:平成29年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問17(IPA)解説で登場
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下することがある。このような現象を何と呼ぶか。
正解:スラッシング
要点:ページ置換えの多発で処理能力が急落するのがスラッシング
実記憶量に対して多重度や作業領域が過大になるとページフォールトが多発し、ページの入替え処理にCPU時間の大半が費やされて、本来の処理がほとんど進まなくなる。この状態をスラッシングという。
出典:平成30年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問18(IPA)
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時間は30ミリ秒であった。ページフォールト発生時の処理時間が次の…
正解:0.75
要点:平均処理時間は各ケースの時間を発生割合で加重平均した値。
ページアウトを伴わない処理の割合をpとすると、平均処理時間は20p+60(1−p)=30と表せる。これを整理すると60−40p=30となり、p=0.75が得られる。すなわち4回に3回はページインだけで済んでいたことになる。
出典:平成30年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問19(IPA)
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。
正解:プログラム実行時のページフォールトを契機に、ページをロードするのに必要な主記憶が割り当てられる。
要点:デマンドページングは必要になった時点でページを読み込む
ページング方式ではデマンドページングが基本で、プログラム開始時に全ページを読み込むのではなく、実際に参照されて存在しないと分かったとき(ページフォールト発生時)に主記憶を割り当ててページをロードする。割り当てられる主記憶の量も実行の進行に応じて変動する。
出典・参考
公式シラバスの2 コンピュータシステム > 1. オペレーティングシステム > (7) 記憶管理に掲載されている用語です。
解説は資格暗記が独自に作成しています。過去問の出典は各問題に記載のとおりです。