固定区画方式とは？可変区画方式との違いとメモリの無駄【基本情報技術者試験】

まず結論

固定区画方式とは、主記憶をあらかじめ決まった大きさの区画に分けておき、そこにプログラムを割り当てる方式です。

基本情報技術者試験では、固定区画方式は 管理は単純だが、区画内に使われない領域が出やすい方式 と押さえると分かりやすいです。

特に、次のように切り分けます。

問題文に 「あらかじめ区画に分ける」、「区画内の未使用部分」 が出たら、固定区画方式を疑います。

固定区画方式は、駐車場の区画を先に線で区切っておくイメージです。

[ 区画1 ][ 区画2 ][ 区画3 ][ 区画4 ]

車の大きさが少し違っても、決められた区画に入れます。

小さい車を大きな区画に入れると、区画の中に余りができます。

[ プログラム ][ 余り ]

この 区画の中に残る使われない部分 が、固定区画方式で意識したいポイントです。

つまり、固定区画方式は 先に場所を決めておくので管理は簡単だが、ぴったり使えないことがある方式 と考えると分かりやすいです。

固定区画方式では、主記憶をあらかじめ複数の区画に分けておきます。

プログラムを実行するときは、そのプログラムが入る大きさの区画を選んでロードします。

例えば、主記憶を次のように分けておくとします。

[ 100K ][ 200K ][ 200K ]

ここに、80Kのプログラムを100Kの区画へ入れると、20Kが使われずに残ります。

[ 80K使用 ][ 20K未使用 ]

このような、割り当てられた区画の内部に残る未使用領域 を、内部フラグメンテーションと考えます。

このテーマは、基本情報技術者試験の「コンピュータシステム」や「主記憶管理」と関係する内容です。公式の出題範囲やシラバスは、IPA：基本情報技術者試験から確認できます。

科目Aでは、固定区画方式の特徴や、可変区画方式との違いを問う形で出題されやすいです。

判断するときは、次のキーワードを見ます。

固定区画方式では、プログラムが区画より小さいと、余った部分を他のプログラムが使いにくくなります。

例えば、200Kの区画に150Kのプログラムを入れると、50Kが余ります。

[ 150K使用 ][ 50K未使用 ]

この50Kは、同じ区画の中では余っていますが、他のプログラムに自由に使わせにくい領域です。

そのため、固定区画方式は 内部フラグメンテーションが起こりやすい と判断します。

主記憶管理の説明を読むときに、次の視点が役立ちます。

先に区画を決めているか
↓
固定区画方式

実行時に必要な大きさで区画を作るか
↓
可変区画方式

固定長のページ単位で管理するか
↓
ページング方式

メモリ管理の問題では、方式名よりも、どこに無駄が出るか を見ると整理しやすいです。

固定区画方式では、次の混同がよく起こります。

誤解・混同	正しい見方
固定区画方式は、プログラムに合わせて区画を作る	あらかじめ区画を決めておく
固定区画方式では外部フラグメンテーションが中心	代表的には内部フラグメンテーションを意識する
区画内の余りは自由に他のプログラムが使える	区画内の未使用部分は使いにくい無駄になりやすい
可変区画方式と同じ	可変区画方式は必要な大きさに合わせて区画を作る
ページング方式と同じ	ページング方式は固定長のページとページ枠で管理する

特に、固定区画方式と可変区画方式は名前が似ています。

固定区画方式
→ 区画を先に固定する

可変区画方式
→ 区画の大きさを必要に応じて変える

試験では、先に分けるのか、必要に応じて分けるのか を見ると切り分けやすいです。