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仮想化

仮想記憶:記憶容量の拡張

計算機は、作業をするための場所として、主記憶装置というものを使います。これは、よく机の広さに例えられます。机が広ければ広いほど、たくさんの書類を広げて作業できますが、机が狭いと、作業できる書類の量も限られてしまいます。仮想記憶は、この机の広さを仮想的に広げる技術です。 実際の机は小さいままですが、使っていない書類を一時的に別の場所に保管することで、机の上を広く使えるようにします。この別の場所にあたるのが、補助記憶装置です。補助記憶装置は、机の引き出しのようなもので、主記憶装置よりも容量は大きいですが、書類を取り出す速度は遅くなります。 計算機が作業をする際には、必要な書類を机の上、つまり主記憶装置に置いておきます。そして、一時的に使わない書類は、引き出し、つまり補助記憶装置にしまっておきます。そして、再びその書類が必要になった時には、引き出しから取り出して机の上に置きます。 この書類の出し入れは、計算機が自動的に行います。利用者は、机の広さを意識することなく、たくさんの書類を扱うことができます。まるで、実際よりも大きな机を使っているかのように感じられます。これが、仮想記憶の仕組みです。 仮想記憶のおかげで、計算機は大きなプログラムを動かすことができますし、複数のプログラムを同時に動かすこともできます。もし仮想記憶がなかったら、計算機は今のようにたくさんの仕事をこなすことはできなかったでしょう。仮想記憶は、現代の計算機には欠かせない、重要な技術なのです。
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スワップを理解する

計算機は、複数の処理手順を同時に進めるために、主記憶装置(メインメモリ)という一時的な記憶場所を使います。メインメモリは、処理に必要な情報に素早くアクセスできるため、計算機の動作速度に大きく影響します。しかし、メインメモリには容量の限界があります。同時に多くの処理手順を実行する場合や、大きな情報を扱う場合、メインメモリの容量が足りなくなることがあります。 このような状況に対応するために、計算機は「スワップ」という技術を使います。スワップとは、メインメモリの内容の一部を、補助記憶装置(例えば、固定記憶装置)に一時的に移す仕組みです。補助記憶装置はメインメモリよりも容量が大きいため、メインメモリに入りきらない情報を保存しておくことができます。 スワップによって、計算機はメインメモリよりも多くの情報を扱うことが可能になります。これは、仮想記憶管理という技術の一部であり、計算機のスムーズな動作を支える重要な役割を担っています。メインメモリはアクセス速度が速い反面、容量が限られています。一方、補助記憶装置は容量が大きい反面、アクセス速度が遅いです。スワップは、これらの記憶装置の特徴をうまく組み合わせることで、限られた資源を効率的に使うための技術です。 しかし、スワップには注意点もあります。メインメモリと補助記憶装置の間で情報のやり取りが頻繁に発生すると、システム全体の処理速度が低下する可能性があります。これは、補助記憶装置へのアクセスがメインメモリへのアクセスに比べて遅いことが原因です。このような状態は「スラッシング」と呼ばれ、計算機のパフォーマンスに悪影響を及ぼします。スラッシングを防ぐためには、スワップの発生頻度を監視し、必要に応じて計算機の構成を見直すことが重要です。メインメモリの容量を増やす、処理手順の数を減らすなど、状況に応じた対策が必要です。 このように、スワップは計算機の動作を支える重要な技術ですが、使い方によっては逆効果になることもあります。計算機の性能を最大限に引き出すためには、スワップの仕組みを理解し、適切に管理することが大切です。