[拡大表示]

メモリー64MバイトのパソコンもOSが管理するメモリーは4Gバイト

　Windowsパソコンで，Word，Excel，PowerPointを起動すると，筆者の環境の場合，OS（Windows XP）を含めて約150Mバイトのメモリー空間が使用されます。Windowsの種類などによっても異なりますが，みなさんの場合も同じ程度になるでしょう。私のパソコンはそんなにたくさんメモリー（主記憶）を搭載していないよ，と言う人もいるかもしれません。しかし心配ご無用です。Windowsは「仮想記憶」と呼ぶ仕組みを備えることで，4G（ギガ）バイトぶんのメモリー空間を利用できるようにしているのです。ここでは，この仮想記憶の仕組みを解説します。

ハードディスクをメモリーとして使用する

　OSが管理しているメモリー空間は2種類あります。一つはパソコンが実際に搭載する物理的なメモリーに対応する実メモリー空間，もう一つは仮想的なメモリー空間（仮想メモリー空間）です。仮想メモリー空間の大きさは，WindowsやLinuxなどの代表的な32ビットOSの場合，4Gバイトになります。この値は，32ビット（2の32乗）で指定できるアドレスの最大値から来るものです。

　パソコンが搭載するメモリーは現在，64M～256Mバイト程度が普通でしょう。では，メモリー上に確保できない仮想メモリー空間上の領域は，一体どこに確保されるのでしょうか。答えは，ハードディスクです。仮想記憶は，ハードディスクを利用してメモリー空間を仮想的に広げる仕組みなのです。

　ハードディスクをメモリー代わりに利用しようという仕組みはそもそも，高価なメモリーを節約するために考えられました。仮想記憶を搭載した初めてのコンピュータは，今から30年前，1972年に発表された米IBMのシステム/370シリーズです。これ以来，ほとんどのコンピュータは仮想記憶を採用してきました。少ないメモリーで，より大規模な，あるいは多数のプログラムを動作させられるからです。

　「それなら，メモリーを使わずにハードディスクだけでプログラムを動かせばいいじゃないか」と思うかもしれません。しかし，ご存じのようにハードディスクはメモリーほど高速にデータを入出力できません。速度差はコンピュータにもよりますが，普通10倍以上あります。せっかく速いCPUを利用しても，プログラムやデータの格納場所へのアクセスが遅かったら，高速にプログラムを実行することはできません。

4Kバイトのページ単位でデータを入れ替え

　CPUは，これから使おうとするデータのありかを示す仮想メモリー空間のアドレスを検出し，それをOSに伝える仕組みを備えています。この知らせを受けたOSは，そのデータがメモリー上に無かった場合は，ハードディスクからメモリーにデータを移動します。これをスワップ・インといいます。

　OSは逆に，今すぐは使わないようなデータを，メモリーからハードディスクに移す作業も行います。これをスワップ・アウトといいます。スワップ・インやスワップ・アウトは，遅いハードディスクを読み書きするため時間がかかります。プログラムで頻繁に読み書きするデータはできるだけメモリー上に置いておく方が実行速度の観点からは望ましいわけです。

　Windows 9x/2000など最近のWindowsは，「ページング」と呼ぶ仮想記憶の方式を採用しています。書類をはさんでおくバインダを想像してください。書類の1ページは4Kバイトです。このページ単位で，スワップ・インとスワップ・アウトを行うわけです。

　プログラムを記述するときは普通，スワップの細かい仕組みまで意識する必要はありません。ただし大量にメモリーを消費するプログラムを，実メモリーが十分ないコンピュータで動作させると，メモリー操作のたびにスワップが発生し，性能が落ちることを覚えておいてください。