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荷物列車

2013-08-16T06:31:53Z

126.10.190.170: /* 概要 */

{{独自研究|date=2011年1月}}
[[ファイル:JNR ef58 36 nire osaka.jpg|thumb|240px|right|EF58形牽引の荷物専用列車]]
'''荷物列車'''（にもつれっしゃ）とは[[列車]]の種類の一つで、主に[[チッキ#歴史|鉄道小荷物]]などの輸送を目的に設定されていた。列車の区分としては、[[旅客列車]]に含まれる。[[日本国有鉄道]]（国鉄）で全国規模で荷物列車の運行が行われていたほか、[[私鉄]]でも専用の荷物列車を設定していた例がある。これに使用する車両は[[荷物車]]と呼ばれる。

== 概要 ==
手荷物や小荷物は元々、旅客列車に併結された荷物車で運ばれていたが、輸送量の増加や積みおろしのための運転時分への影響の配慮から荷客分離が考えられ、[[1929年]][[9月15日]]、[[東京駅|東京]] - [[大阪駅|大阪]]間に初めて荷物列車1往復が設定された。主要幹線では専用の荷物列車が運行され、同時に[[普通列車|普通]]から[[特別急行列車|特急]]まで多くの旅客列車にも荷物車や[[合造車|半室荷物車]]が連結されていた。また、逆に荷物列車に極少数の[[客車]]を連結したものも一部には存在した。更に、荷物輸送を行う列車では[[郵便車]]や[[合造車|郵便荷物合造車]]を連結し[[郵便物]]の輸送も併せて行うことも多かった。

国鉄の荷物輸送量は、[[1963年]]度の1億5847万個をピークに以後減少し、[[1984年]]度には3745万個に落ち込み、鉄道小荷物制度が[[宅配便]]に押されて廃止されたため、例外的に残った後述の[[新聞]]輸送列車を除き、[[1986年]]に運行を終了した。

== 新聞輸送列車 ==
{{右|
[[画像:113sinbun.jpg|thumb|200px|113系の新聞輸送列車]]
}}
{{右|
[[画像:JRC-113Duties-room.JPG|thumb|200px|カーテンで区切る例]]
}}
鉄道小荷物制度が廃止され荷物列車が消滅した後も、[[東日本旅客鉄道]]（JR東日本）[[内房線]]・[[外房線]]には「新聞輸送同盟会」の貸し切りで[[総武本線]][[両国駅]]発の[[夕刊]]新聞を輸送する荷物列車（[[列車番号]]荷2331M）が運転されていた<ref name="kyodo">[http://www.47news.jp/CN/201002/CN2010020901000115.html 『新聞専用列車、3月で幕経費削減「時代の流れ」』] - [[共同通信]] 2010年[[2月9日]]</ref>。

[[1996年]][[11月30日]]までは両国駅で在京紙など7社分の夕刊約1.7トン分を搭載した荷物専用車（[[国鉄143系電車#クモユニ143形|クモユニ143形]]）を[[千葉駅]]まで走らせ内房線・外房線列車の後部（千葉方）に連結して運行されていたが、同年[[12月1日]]のダイヤ改正以後は[[国鉄113系電車|113系]]4両編成×2本（8両編成）の旅客列車の最後尾車両（千葉方）を「荷物専用・他の車両へご乗車ください」と書かれた[[緊締幕]]で締切って新聞搭載スペースとし（両国 - 千葉間での客扱いはなし）千葉駅始発の4両編成の列車に連結、8両になって運転されていた。折り返しは緊締幕を外して通常の旅客列車となっていた<ref name="kyodo"/><ref>[http://sankei.jp.msn.com/life/trend/100306/trd1003060825005-n1.htm 『さらば新聞輸送列車 JR両国-千葉、12日で最後』] - [[産経新聞]] [[2010年]][[3月6日]]</ref>。

千葉駅到着後は、外房線方面14時11分発[[安房鴨川駅|安房鴨川]]行（列車番号269M、千葉方の4両が[[茂原駅|茂原]]発の4両編成と連結）、内房線方面14時26分発安房鴨川行（列車番号187M、両国方の4両がいったん[[黒砂信号場]]まで引き上げた上で（列車番号2332M - 2333M）[[君津駅|君津]]発の4両編成と連結）、となっていた。当然ながら夕刊の発行されない日祝日・年末年始は運休となり、このような場合は[[幕張車両センター]] - 千葉間の回送列車（列車番号回8269M）として運転され、上記の手段で分割されていた。

しかし、[[1990年代]]後半から[[東京湾アクアライン]]や[[館山自動車道]]などの開通で道路事情は大幅に改善された。列車による新聞輸送のコストの高さも手伝って[[2010年]][[3月13日]]の[[2001年以降のJRダイヤ改正#2010年（平成22年）|ダイヤ改正]]を機にこの新聞輸送列車は廃止された
<ref>[http://response.jp/article/2010/03/12/137605.html 『さよなら新聞輸送列車---トラックに転換』] - [[Response.|レスポンス]] 2010年[[3月12日]]</ref><ref>[http://railf.jp/news/2010/03/14/015600.html 『両国からの新聞輸送列車が廃止に』] - [[交友社]]『[[鉄道ファン (雑誌)|鉄道ファン]]』railf.jp 2010年[[3月14日]]</ref>。

[[東北本線]]（[[宇都宮線]]）や[[高崎線]]では、昼過ぎの下り旅客列車の最後部1両（1号車）内をカーテンで区切る形で夕刊を沿線の[[キヨスク]]や[[新聞販売店]]向けに輸送する列車が運転されている。[[2013年]][[3月16日]]改正ダイヤでは[[上野駅]]14番線13時00分発高崎線・[[高崎駅|高崎]]行[[JR東日本E233系電車|E233系]]（列車番号879M）、15番線13時20分発宇都宮線[[黒磯駅|黒磯]]行[[JR東日本E231系電車|E231系]]（列車番号583M）、14番線13時44分発高崎線・高崎行E233系（列車番号885M）が該当する。新聞搭載スペースは、[[操縦席|乗務員室]]寄りの半分を使用する。また、[[国鉄211系電車|211系]]が使用されていた時は1両丸ごとで（便宜上[[列車便所|トイレ]]は2号車から移動する形で利用できる）使用していた。

[[File:Meitetsu 2200 series 001.JPG|thumb|right|200px|名古屋鉄道での一例<br />[[名鉄岐阜駅]]に新聞を届ける[[名鉄特急|特急]]]]
[[東海旅客鉄道]]（JR東海）では、[[飯田線]]・[[身延線]]・[[御殿場線]]・[[東海道本線]]で車内乗務仕分け（旧: 荷扱い車掌）を[[東海交通事業]]、駅での載せ降ろしと仕分け荷扱いを[[東海整備]]に委託し、電車1両の半分を仕切る形態で新聞輸送を行っている。

このほか、[[名古屋鉄道]]・[[遠州鉄道]]・[[大井川鐵道]]・[[近畿日本鉄道]]・[[伊豆箱根鉄道駿豆線]]・[[伊豆急行線]]・[[伊東線]]でも旅客列車の一部を使用した新聞輸送が行われている。いずれの場合も車両または区画を分けるということはせず、ただドア近くに置くだけである。

== 鉄道による新たな荷物輸送 ==
[[京福電気鉄道]]と[[ヤマト運輸]]は、京福の[[西院駅]]と[[嵐山駅 (京福電気鉄道)|嵐山駅]]との間で、2011年5月18日より電車による宅配便の輸送を開始した<ref name="nikkei">[http://www.nikkei.com/news/category/article/g=96958A9C93819696E3E5E2979B8DE3E5E2E7E0E2E3E38698E3E2E2E2;at=ALL ヤマト運輸、路面電車で宅配便輸送　18日から京福電鉄使い]日本経済新聞2011年5月17日</ref>。輸送は西院駅車庫から嵐山駅まで、荷物輸送用の旅客車1両を旅客営業車両に連結する形で行っている。

== 脚注・出典 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
* [[荷物車]]
* [[チッキ]]（荷物）
* [[テルハ]]
* [[ターレットトラック]]
* [[貨物列車]]
* [[鉄道]]
* [[物流]]
* [[鉄道荷物会社]]
* [[デイリースポーツ]] - [[1986年11月1日国鉄ダイヤ改正]]の荷物列車の廃止で中京版・九州版が廃止された。

== 外部リンク ==
*[http://kindai.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/1920436/132 郵便小荷物列車明治40年2月20日東京朝日新聞『新聞集成明治編年史. 第十三卷』]（国立国会図書館近代デジタルライブラリー）　明治40年の郵便小荷物列車の計画

{{Rail-stub}}
{{DEFAULTSORT:にもつれつしや}}
[[Category:列車|種にもつれっしゃ]]
[[Category:新聞]]

西滝沢駅

2013-08-15T08:35:11Z

126.10.190.170: /* 歴史 */

{{駅情報
|社色 = red
|文字色 =
|駅名 = 西滝沢駅
|画像 = Nishitakizawa sta.jpg
|pxl = 250px
|画像説明 = 西滝沢駅
|よみがな = にしたきさわ
|ローマ字 = NISHI TAKISAWA
|副駅名 =
|前の駅 = [[久保田駅 (秋田県)|久保田]]
|駅間A = 2.1
|駅間B = 1.4
|次の駅 = [[吉沢駅|吉沢]]
|電報略号 = ニサ
|駅番号 =
|所属事業者 = [[由利高原鉄道]]
|所属路線 = [[由利高原鉄道鳥海山ろく線|鳥海山ろく線]]
|キロ程 = 15.7
|起点駅 = [[羽後本荘駅|羽後本荘]]
|所在地 = [[秋田県]][[由利本荘市]]蟹沢
|座標 = {{ウィキ座標2段度分秒|39|16|41.79|N|140|6|59.07|E|type:railwaystation_region:JP-05|display=inline,title}}
|駅構造 = [[地上駅]]
|ホーム = 1面1線
|開業年月日 = [[1937年]]（[[昭和]]12年）[[12月15日]]
|廃止年月日 =
|乗車人員 =
|乗降人員 =
|統計年度 =
|乗換 =
|備考 =
}}
'''西滝沢駅'''（にしたきさわえき）は、[[秋田県]][[由利本荘市]]蟹沢にある、[[由利高原鉄道]][[由利高原鉄道鳥海山ろく線|鳥海山ろく線]]の[[鉄道駅|駅]]である。[[無人駅]]。<br>
駅名は開業当時の所在地である[[西滝沢村|西滝沢（にしたき'''ざ'''わ）村]]に因むが、駅名の読みは「にしたき'''さ'''わ」であり濁らない。

== 歴史 ==
* [[1937年]]（[[昭和]]12年）[[12月15日]] - [[日本国有鉄道|国鉄]]矢島線の駅として[[由利郡]][[西滝沢村]]に開業。同線の終着駅となる。
* [[1938年]]（昭和13年）[[10月21日]] - 矢島線が[[矢島駅|羽後矢島駅]]まで延伸され、当駅は同線の途中駅となる。
* 時期不詳 - 無人（[[日本の鉄道駅#簡易委託駅|簡易委託]]）化。
* [[1985年]]（昭和60年）[[10月1日]] - 由利高原鉄道に移管。
* 時期不詳 - 簡易委託廃止、完全無人化。
* [[2003年]]（[[平成]]15年）12月 - 駅舎改築。

== 駅構造 ==
[[プラットホーム#形状と配置|単式ホーム]]1面1線を有する[[地上駅]]。[[矢島駅]]開業前までは[[終着駅]]であり、[[行き違い施設|行き違い設備]]の面影が今でも残っている。

== 駅周辺 ==
* [[子吉川]]
* 西滝沢郵便局
* [[国道108号]]

== バス路線 ==
[[路線バス]]（[[羽後交通]]）'''西滝沢'''停留所

== 隣の駅 ==
; 由利高原鉄道
: 鳥海山ろく線
:: [[久保田駅 (秋田県)|久保田駅]] - '''西滝沢駅''' - [[吉沢駅]]

== 関連項目 ==
* [[日本の鉄道駅一覧]]

== 外部リンク ==
* [http://common.pref.akita.lg.jp/jango/yuri/list.html?sid=8 西滝沢駅]（各駅情報） - じゃんご鉄道（秋田県の第三セクター鉄道総合情報サイト）
{{由利高原鉄道鳥海山ろく線}}

{{DEFAULTSORT:にしたきさわ}}
[[Category:由利本荘市の鉄道駅]]
[[Category:日本の鉄道駅に|したきさわ]]
[[Category:由利高原鉄道|にしたきさわえき]]
[[Category:日本国有鉄道の廃駅]]
[[Category:1937年開業の鉄道駅]]

後三年駅

2013-08-11T04:29:30Z

126.10.190.170: /* 駅構造 */

{{駅情報
|社色 = green
|文字色 =
|駅名 = 後三年駅
|画像 = Gosannen_station_20121222.jpg
|pxl =
|画像説明 = 駅舎
|よみがな = ごさんねん
|ローマ字 = Gosannen
|電報略号 = ネン
|所属事業者= [[東日本旅客鉄道]]（JR東日本）
|所在地幅 = long
|所在地 = [[秋田県]][[仙北郡]][[美郷町 (秋田県)|美郷町]]飯詰字東山本107
|座標 = {{ウィキ座標度分秒|39|21|52.1|N|140|32|18.5|E|type:railwaystation_region:JP-05|display=inline,title}}
|開業年月日= [[1921年]]（[[大正]]10年）[[12月12日]]
|駅構造 = [[地上駅]]
|ホーム = 2面3線
|廃止年月日=
|乗車人員 =
|乗降人員 =
|統計年度 =
|所属路線 = {{Color|#ff6600|■}}[[奥羽本線]]
|前の駅 = [[横手駅|横手]]
|駅間A = 6.4
|駅間B = 5.1
|次の駅 = [[飯詰駅|飯詰]]
|駅番号 =
|キロ程 = 234.7
|起点駅 = [[福島駅 (福島県)|福島]]
|乗換 =
|備考 = [[無人駅]]
|備考全幅 =
}}
[[ファイル:Gosannen_sta.jpg|thumb|旧駅舎（2005年9月18日撮影）]]

'''後三年駅'''（ごさんねんえき）は、[[秋田県]][[仙北郡]][[美郷町 (秋田県)|美郷町]]飯詰字東山本にある、[[東日本旅客鉄道]]（JR東日本）[[奥羽本線]]の[[鉄道駅|駅]]である。

駅名の由来は、一帯が[[後三年の役]]の古戦場であったことからである。

== 歴史 ==
* [[1921年]]（[[大正]]10年）[[12月12日]] - [[日本国有鉄道|国鉄]]の駅として[[仙北郡]][[飯詰村 (秋田県)|飯詰村]]に開業。
* [[1987年]]（[[昭和]]62年）[[4月1日]] - [[国鉄分割民営化]]によりJR東日本の駅となる。
* [[2012年]]（[[平成]]24年）
** [[12月22日]] - 新駅舎供用開始<ref name="交通新聞20130118">交通新聞2013年1月18日</ref>。
** [[12月24日]] - オープニングセレモニーを実施<ref name="交通新聞20130118" />。

== 駅構造 ==
[[プラットホーム#形状と配置|単式ホーム]]1面1線と[[プラットホーム#形状と配置|島式ホーム]]1面2線、計2面3線ホームを有する[[地上駅]]。互いのホームは[[跨線橋]]で連絡している。

[[横手駅]]管理の[[無人駅]]。

2013年（平成25年）に開催される秋田[[デスティネーションキャンペーン]]と、それに向けて2012年（平成24年）に開催されたプレデスティネーションキャンペーンを見据えて、秋田を訪れる観光客を綺麗な駅舎で迎えることを目指して、地元の美郷町との合築で駅舎の建て替えが行われた。後三年の役古戦場であることにちなんで、武士の兜をイメージしている。外観は回廊や連子窓などを設置し、白壁、黒格子、丸柱で落ち着いた雰囲気を表現している。ギャラリーとして後三年の役を解説するパネルなどが展示されている。木造平屋建て42平方メートルで、駅施設、都市施設ともに21平方メートルある<ref name="交通新聞20130118" />。

== 駅周辺 ==
* [[秋田県道266号耳取後三年停車場線]]
* [[秋田県道267号金沢吉田柳田線]]
* 後三年駅前簡易郵便局
* 後三年の役金沢資料館
* 美郷町雁の里複合温泉施設湯とぴあ
* 後三年スキー場
* [[横手市]]平安の風わたる公園
* [[道の駅雁の里せんなん]]

== 隣の駅 ==
; 東日本旅客鉄道
: {{Color|#ff6600|■}}奥羽本線
:: {{Color|red|□}}快速
::: '''通過'''
:: {{Color|gray|■}}普通
::: [[横手駅]] - '''後三年駅''' - [[飯詰駅]]

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
* [[日本の鉄道駅一覧]]

== 外部リンク ==
* {{外部リンク/JR東日本駅|filename=687|name=後三年}}

{{奥羽本線}}

{{DEFAULTSORT:こさんねん}}
[[Category:秋田県の鉄道駅]]
[[Category:日本の鉄道駅こ|さんねん]]
[[Category:東日本旅客鉄道の鉄道駅]]
[[Category:日本国有鉄道の鉄道駅]]
[[Category:奥羽本線|こさんねんえき]]
[[Category:美郷町 (秋田県)|こさんねんえき]]
[[Category:1921年開業の鉄道駅]]

ページング方式

2013-05-13T03:06:09Z

126.10.190.170: /* 可変ページサイズ */

'''ページング方式''' ('''Paging''') とは、[[コンピュータ]]の[[オペレーティングシステム]]において[[記憶装置]]をページと呼ばれる小さな単位に分割して割り当てを行う[[アルゴリズム]]群である。[[仮想記憶]]のベースとなる設計の一つ。

[[主記憶装置|物理メモリ]]空間および[[仮想記憶|論理メモリ]]空間を、基本的に一定サイズのページと呼ばれる単位に分割して管理を行う。論理メモリから物理メモリ空間への対応づけは[[ページテーブル]]と呼ばれる構造体で実現され、この構造体は[[オペレーティングシステム]] ('''OS''') によって管理される。物理メモリ空間に対応づけられていない論理メモリを参照した時には[[ページフォールト|ページフォルト]]という[[例外処理|例外]]によってOS側の[[例外処理]][[ルーチン]]に制御が移行し、OS側の管理によって適宜対応したページを[[補助記憶装置|二次記憶]]等から読み込み、[[テーブル (情報)#プログラミング|テーブル]]を更新してその参照した命令の実行に戻る。

これを実現する[[ハードウエア]]である[[メモリ管理ユニット]] ('''MMU''') の中には[[トランスレーション・ルックアサイド・バッファ]] (''Translation Lookaside Buffer'':'''TLB''') と呼ばれる一種の[[キャッシュ (コンピュータシステム)|キャッシュ]]があり、[[ユニット (プログラミング)|ユニット]]内部ではこの対応表に基づいて[[メモリアドレス]]の対応づけを行っている。このテーブルから参照出来なかったときをTLBミスと呼ぶ。このときの処理はMMUの設計によって異なり、MMU内にはTLBのみを持ちTLBミスが即例外を起こし、OSがページテーブルを引いてTLBに追加することによってTLBミスを解決する[[コンピュータ・アーキテクチャ|アーキテクチャ]]や、ページテーブル自体の[[フォーマット]]がOSが使える[[ビット]]を含めた形でMMUによって定義されていて、TLBミス時にMMU自身が与えられた物理アドレスにあるページテーブルを参照するアーキテクチャもある。

== 利点 ==
他の[[動的メモリアロケーション]]に比較して、ページング方式ではプログラムに割り当てるメモリが連続である必要がなく、大きな[[フラグメンテーション]]（外部断片化）がほとんど発生しないため、メモリを無駄にしない<ref>{{Cite book| contribution = Virtual memory systems | title = Encyclopedia of computer science and technology | editor1-last = Belzer | editor1-first = Jack | editor2-last = Holzman | editor2-first = Albert G. | editor3-last = Kent | editor3-first = Allen | publisher = CRC Press | volume=14 | page = 32 | year = 1981 | isbn = 0-8247-2214-0 | postscript =  }}</ref>。

プログラムは、ある時点でそのコードとデータを全て使用するわけではない（[[参照の局所性]]）。そのため、必要に応じてページをディスクに書き込んだり、ページの内容をディスクから読み込んだりすることで[[仮想記憶]]のコンセプトを実装できる。この点もページング方式が他のメモリアロケーション手法よりも優れている点である。

== 欠点 ==
ページング方式の主な問題点は、それを実装するコードが相対的に複雑になる点であり、特に[[仮想記憶]]を実現しようとすると複雑化する。他には[[MMU]]が必要になるという問題もあり、古くて小さい[[マイクロプロセッサ]]でページングを実装するのは困難である（例えば、[[x86]]シリーズでは、[[Intel 80386|i386]]以上でないとページングをサポートしたMMUがない）。また、ページ単位以下の小さなメモリを要求されてもページ単位でしか割り当てられないというフラグメンテーション（内部断片化）問題もある。

== 動作原理 ==
[[ファイル:Paging Addr Ja.JPG|thumb|right|350px|ページング方式のアドレス変換の概念図]]
ページング方式では、実際のメモリアクセスは[[ページテーブル]]を使用して[[メモリ管理ユニット]]がハードウェアレベルで制御する。前述の通り、物理メモリはページと呼ばれる小さなブロックに分割される。各ページにはページ番号が付与される。OSは未使用のページのリストを保持するか、メモリ使用要求があったときに毎回メモリを調べる（最近のOSでは前者の実装が一般的）。いずれにしても、プログラムがメモリを要求したとき、OSがそのプログラムに何ページかのメモリを割り当て、それをプログラム（[[プロセス]]）毎に割り当て中のページを管理するリストに入れておく（訳注:ページそのものはプログラムが使用するので、それをリストに入れるわけではなく、物理ページを管理するデータ構造を別途作成してリストに入れる）。具体例を以下に示す。

以下のような順番でページの割り当てが行われたときのページアロケーションリストをテーブルに示す。
#プログラムAが3ページのメモリを要求
#プログラムCが2ページのメモリを要求
#プログラムDが2ページのメモリを要求
#プログラムCが終了し、2ページが解放される
#プログラムBが3ページのメモリを要求し、先にCが解放した2ページを割り当て、さらに残りの1ページを割り当てる

{| class="wikitable"
|-
!ページ番号!!ページ割り当て先!!物理メモリアドレス
|-
|0||プログラム A.0||1000:0000
|-
|1||プログラム A.1||1000:1000
|-
|2||プログラム A.2||1000:2000
|-
|3||プログラム B.0||1000:3000
|-
|4||プログラム B.1||1000:4000
|-
|5||プログラム D.0||1000:5000
|-
|6||プログラム D.1||1000:6000
|-
|7||プログラム B.2||1000:7000
|}

結果として、各プログラムのページテーブルには、以下のようなマッピングが格納される（「プログラムのページ番号 → OSのページ番号」）。
* プログラムA: 0 → 0、1 → 1、2 → 2
* プログラムB: 0 → 3、1 → 4、2 → 7
* プログラムD: 0 → 5、1 → 6

ここで、プログラムが自身に割り当てられたメモリにアクセスしようとしたときに何が起きるかを示す。プログラムA が "LOAD memory at 20FE"（20FE番地からロード）という命令を実行したとする。

20FE（16進数）を2進数表記すると（16ビットシステムでは） 0010000011111110 となる。ページサイズは4Kバイトとする。従って、20FE番地のメモリ参照要求を受けると MMU は以下のようにこのアドレスを見る。

<pre>
<nowiki>
0010000011111110 = 20FE
|__||__________|
| |
| v
v ページ内相対メモリアドレス (00FE)
ページ番号 (2)
</nowiki>
</pre>

ページサイズが4096バイトなので、MMUはアドレスの先頭（[[最上位桁ビット]]群）4ビットをページ番号、残りの12ビットをページ内相対メモリアドレスとして扱う。ページサイズが2048バイトなら、[[メモリ管理ユニット|MMU]]は先頭5ビットをページ番号、残り11ビットをページ内相対メモリアドレスとして扱うだろう。つまり、ページサイズが小さければページ数が多くなる。

従って、このメモリアクセス要求がなされると、MMUはそのプログラムのページテーブルを参照してマッピングされているOSのページ番号を得る。この例の場合、プログラムAの2番目のページはOSの2番目のページにマップされている。次いで、OSページ番号に対応する物理マッピングを得る。2番目のOSページは物理メモリアドレス 1000:2000 に対応しており、プログラムが参照しようとしているアドレスのページ内相対アドレスは 00FE なので、MMU は物理アドレス 1000:20FE の位置のメモリにアクセスする。

以上はあくまでも概略である。最近の[[コンピュータ・アーキテクチャ]]では様々な手段でページングを高速化している。例えば、i386 系アーキテクチャのプロセッサも他のプロセッサと同様にTLBと呼ばれる特殊なキャッシュを持っていて、過去にアクセスした仮想アドレスと物理アドレスのマッピングを保持する。従って一度ページテーブルを参照してマッピング情報を得たら、スワップアウトされたりTLBのエントリが他のマッピングに転用されるまで、時間のかかるページテーブル参照をせずにマッピング情報が得られる。

== ページングと仮想記憶 ==
ページングの主たる機能は、プログラムがその時点で物理メモリ (RAM) のマッピングされていないページにアクセスしようとしたときに実行される。これを[[ページフォールト]]と呼ぶ。オペレーティングシステムはページフォールトによって制御を得て、プログラムからは見えない形で処理を行う。その流れは次のようになる。
# [[補助記憶装置]]内での要求されたデータの位置を特定する。
# RAM上の空のページフレームを取得。
# 要求されたデータをそのページフレームにロードする。
# [[ページテーブル]]を更新してそのページフレームをマッピングする。
# 要求元プログラムに制御を戻し、ページフォールトを発生した命令を透過的に再実行させる。

これを「ページイン」と呼ぶ。必要とされる全データを格納できるほどRAMがないという状態になるまで、空のページフレームを取得する処理はRAM上の使用中ページを奪う処理を伴わない。全ページフレームが使用中の場合、空のページフレームを得るには使用中のページフレームを選んで空にする処理が必要となる。選択したページフレーム内のデータが前回ロードされてから変更されている場合（いわゆる「ダーティ」状態）、二次記憶装置の対応する位置に書き戻さないと解放できない。これを「ページアウト」と呼ぶ。そうでない場合、選択したページフレームの内容は二次記憶装置の所定の位置にあるものと同じなので、書き戻す必要がない。そのように使用中のページを奪った場合、もともとそのページを使っていたプロセスがそのページにアクセスしようとした場合、同様に空のページフレームを取得して、ページインする必要がある。

効率的なページングシステムは、空にすべきページフレームとして、短期間では必要とされなさそうなページを選択しなければならない。そのための[[ページ置換アルゴリズム]]には様々なものがある。多くのオペレーティングシステムは [[Least Recently Used]] (LRU) アルゴリズムに類するものを使うか（LRUそのものは現行のハードウェアでの正確な実装は困難である）、[[ワーキングセット]]ベースのアルゴリズムを使っている。

さらに応答性を向上させるため、ページングシステムはどのページがすぐに必要とされるかを予測する様々な戦略を活用する。プログラムが参照する前に先行的にページをロードするシステムもある。

== ページ置換アルゴリズム ==
{{Main|ページ置換アルゴリズム}}
=== デマンドページング ===
アクセスしようとしたときに物理メモリをページに割り当てる方式を'''デマンドページング''' ('''Demand Paging''') と呼ぶ。換言すれば、[[ページフォールト]]が発生したときに物理メモリを割り当てる。[[プロセス]]が実行を開始したとき物理メモリは割り当てられておらず、プロセスの[[ワーキングセット]]の大部分が物理メモリに置かれるまでページフォールトが発生し続けることになる。これは遅延ロード技法の一例である。

デマンドページングの利点:
* アクセスされないページはロードされない。そのため、メモリ使用量が節約され、マルチプログラミング（マルチタスク）の度合いを向上させる。
* プログラム実行開始前のロードによる遅延がない。
* ページの読み込みが最小限なのでディスク負荷が少ない。
* ページは更新されるまで複数のプログラムから共有され、[[コピーオンライト]]によってさらにリソースを節約できる。
* 実装メモリ量よりも巨大なプログラムを実行できる。[[オーバーレイ (情報工学)|オーバーレイ]]という古い技術よりも優れている。
* 本来のページング方式が必要とする以上のハードウェア機構を必要としない。

欠点:
* プログラムが任意の仮想ページに初めてアクセスする際、遅延が発生する。そこで'''プリページング'''という技法で以前に動作したときに使用していたページを覚えておき、[[スケジューリング]]によって実行される際にそれらのページを予め物理メモリにロードしておいて性能向上を図ることもある。また、特にアクセスしていたページを覚えておかなくとも、プログラムカウンタとスタックポインタの指している仮想ページだけでも予めロードしておけばある程度の性能向上は図れる。
* [[ページ置換アルゴリズム]]に関わるメモリ管理は複雑化しつつある。

[[Linux]]のような[[UNIX]]系システムでは、<tt>[[mmap|mmap()]]</tt> システムコールもデマンドページングによって実装されている。それは新たなプログラムを実行する際にも適用される。OSは[[実行ファイル]]（とそれが依存するライブラリ群）をマッピングするが、そのときにファイルの中身を物理メモリ上に実際にロードすることはない。マッピングがリードオンリーで共有可能であれば、物理メモリに残っている内容をそのまま使って実行することもある。これを'''ページキャッシュ'''と呼ぶ。

使われていない物理ページには、スワップ領域以外のファイルに対応するページキャッシュと何とも対応していない完全な未使用ページがある。一般にページング方式では、新たに必要となったページがページキャッシュにあればそれを再利用し、なければ完全に未使用のページを使用する。使い終わったページは、その内容がスワップ領域以外に対応していればページキャッシュとしてそのまま内容が保持され、スワップ領域に対応していた匿名 (Anonymous) ページは完全な未使用ページに戻される。もちろん、完全な未使用ページを使い切った上でさらにメモリを使用しなければならないときにはページキャッシュが他の用途に利用される。このようにして、現に使用中でない物理メモリを有効活用してなるべくディスクアクセスを減らすように工夫している。ちなみに、ページキャッシュとして存在する領域を<tt>mmap()</tt> でマッピングするとページキャッシュがそのまま使われるが、<tt>read()</tt> システムコールで読む場合にはユーザーバッファへのコピーが発生する。

=== プリページング ===
スワップ・プリフェッチとも呼ばれる技法で、（[[参照の局所性]]を利用して）近い将来参照されると予測したページを事前にロードしておく。プロセスが経験するページフォールト回数を減らす試みである。例えば、ある参照でページフォールトが発生したとき、連続する数ページにもすぐに参照するだろうと予測してまとめてロードしておく、といった戦略がある。また、ある大きなプログラムが終了して多くのメモリを解放したとき、ページアウトされていた他のプログラムがメモリを必要とするだろうと予測して、事前にページインしておくといった戦略もある。

=== フリーページのキュー ===
フリーページのキューは、ページフォールト時に使用可能なページフレームのリストである。一部のオペレーティングシステム<ref group="注">例えば、 [[Multiple Virtual Storage|MVS]]</ref>はページの再利用をサポートしている。すなわち、かつて奪われたが他に再割当てされていないページに対してページフォールトが発生した場合、ページイン処理をせずにフリーとなっている当該ページフレームをそのまま再利用するものである。

=== ページの事前解放 ===
一部のオペレーティングシステムは、定期的に最近使われていないページを探し、それらをフリーページのキューに追加し、当該ページが更新されていらた（ダーティな場合）、ページアウト処理を行っておく。すると、ページフォールト時に空のページフレームがないということがなく、ページアウトを行う必要がなくなる。

=== 事前クリーニング ===
UNIXでは、{{仮リンク|sync (UNIX)|en|sync (Unix)|label=sync}} を使って定期的に全ダーティページを書き戻してクリーンな状態にする。Windowsでは、"modified page writer" というスレッドが同じことを行っている。

事前クリーニングにより、プログラムの起動や新たなファイルのオープンが高速化される。

== スラッシング ==
{{Main|スラッシング}}
多くのプログラムは、ある程度動作すると[[参照の局所性]]によって命令フェッチでもデータアクセスでもページフォールトが発生しない安定状態になる。この安定状態で使用しているメモリ量は、そのプログラムが必要とする全メモリ量よりも少ないのが一般的である。この安定状態を[[ワーキングセット]]などと呼び、そのプログラムが最も頻繁にアクセスするメモリページ群を意味する。

仮想記憶システムは、物理メモリの総ページ数に対してワーキングセットとして必要とされるページ数が小さいほど効率的であり、[[ページフォールト]]処理にかかる時間は性能の支配的要因ではなくなる。非常に巨大なデータ構造を必要とするプログラムはワーキングセットも巨大となる傾向にあり、ページフォールトがコンスタントに発生するためシステム性能が劇的に低下することがある。そのような状況を[[スラッシング]]という。

スラッシングの興味深い特性として、ワーキングセットが大きくなってもページフォールト回数はある臨界点まではあまり増えない。その臨界点を越えるとページフォールト回数が劇的に増え、システム性能がそれに支配されるようになる。

その種の極端な例として、[[IBM]]の [[System/360]] Model 67 と [[System/370]] で、データ転送命令の[[機械語]]がページ境界をまたぎ、データ転送元もページ境界をまたぎ、データ転送先もページ境界をまたいだ場合がある。そのとき、その命令を実行するには8ページがメモリ上になければならない。したがって、最大8回のページフォールトが連続的に発生する可能性があり、スラッシングが発生するといつまでたっても8ページが揃わないという状態になる。

スラッシングを解決する手段として、次のような対策が考えられる。
* RAMを増設する（長期的解決策）
* 同時に実行するプログラムの数を減らす。

== ページカラーリング ==
[[ファイル:Page Coloring Ja.JPG|thumb|right|350px|ページカラーリングの概念図]]
[[キャッシュメモリ]]での[[スラッシング]]を防ぐ、あるいは積極的にキャッシュヒット率を向上させようとする物理ページ管理手法を'''ページカラーリング'''と呼ぶ。ページカラーリングはまた、仮想インデックスキャッシュのエイリアス問題への回避策としても使われた。

キャッシュは年々巨大化しているが、ページサイズは4Kバイトが一般的でこれはページング方式が一般化してから変わっていない。物理アドレスをインデックスとするキャッシュでは、物理ページと仮想ページのマッピングによってはキャッシュ上で現に使用中のページの対応する位置が衝突してしまい、巨大なキャッシュを生かしきれない事態が発生することがある。例えば、キャッシュサイズが16Kバイトでページサイズが4Kバイトであれば、ページはそのアドレスによってキャッシュ上で4種類の位置に対応することが考えられる。この場合、ページのカラー（色）が4種類存在すると称する。

物理インデックスキャッシュでは同時にアクセスする物理ページ群のカラーがばらばらであればスラッシングが発生せず、キャッシュヒット率が向上する。ページカラーリングの実装上の問題は、仮想ページと物理ページのマッピングは一度なされると変更されることがなく、マッピング時点でどのようなメモリアクセスパターンとなるかを予測できない点にある。一般的には仮想ページのカラーと物理ページのカラーが一致するようにマッピングを行う。こうすることで、仮想空間上連続な領域へのアクセスでスラッシングが発生するのを防ぐ。

ただし、そのような実装をした場合に新たな問題が発生する。実行ファイルのテキストとデータの領域は仮想空間上きりのよいアドレスに配置されることが多い。そして、そのアドレスはキャッシュのカラーで言えば同じカラーとなる。従ってページカラーリングを行うシステムでは、カラーによって物理ページの使用率に偏りが発生することがある。するとシステム全体としては未使用メモリが十分であるにも関わらず、特定のカラーの空きページがないために[[ページ置換アルゴリズム]]が起動してしまい性能低下するといった問題が発生する。これに対処する方法は様々である。

仮想インデックスキャッシュでは、ある物理ページが複数の[[プロセス]]に共有されているとき、そのマッピング先の仮想ページのカラーが異なっていると困った状態となる。同じ物理ページでありながら、キャッシュ上の複数個所に内容が置かれてしまうのである。これをエイリアス問題とかシノニム問題と呼ぶ。この状態をハードウェアが検出せずに放置すると、一方のマッピング経由で更新した内容が他方のマッピング経由では観測できないという事態が発生する。もちろん、ほとんどのシステムではハードウェアが自動的にこの状態を検出して対処するが、その対処による性能低下もある(キャッシュミス時に他のカラーの位置をチェックしてエイリアスがあればそれらのキャッシュラインを全てフラッシュして無効化する)。一時期のシステムでは、この性能低下が無視できないレベルであったため、OSがなるべくエイリアス問題を発生させないようにすることで性能低下を防ぐ必要があった。その際に使用されたのがページカラーリングである。ちなみに[[R4000]]では二次キャッシュと一次キャッシュの間の矛盾状態をエイリアス検出に利用していたため、二次キャッシュのないシステムではエイリアス状態を検出することすらできなかった(検出した場合も対処はOS任せである)。最近のシステムではキャッシュの性能向上によってペナルティが無視できるレベルになっているため、エイリアス問題への対策としてページカラーリングを行う必要性は小さくなっている。

== 可変ページサイズ ==
前述の通り、ページングとはメモリ空間を一定サイズのページに分けるのが基本であるが、TLBミスが多発すると実行効率が落ち、またTLBミスをソフトウエアで扱う時TLBフォールトハンドラをどう置くかという問題がある。このため、いくつかのMMUの設計では、最小ページサイズの倍数（多くは2の冪乗倍）サイズのページをサポートしている。OSのメモリ管理に可変ページサイズをサポートさせると、断片化等の関係で設計が複雑になるため、サポートされない事があるが（このサポートのことを'''スーパーページ'''と言う）、その場合でもOS自身を巨大なページに置く事によって実行効率を上げる事が出来るので、そのような設計になっている事が多い。また、後者の問題の解決の一つとしても使用される事がある（その場合は、あるページをTLBから追い出されない事を保証出来るようになっている）。また、OS用にアドレス変換されない領域を用意するMMUの設計も存在する。

== 共有 ==
[[マルチタスク]]または[[マルチユーザー]]環境では、複数のユーザーが同じプログラムを実行するということがよくある。そのプログラムのコピーを各ユーザー用に作成するのはメモリの無駄使いとなる。解決策としては、それらページ群をプロセス間で共有すればよい。

共有する場合、あるプロセスが[[データ]]を更新した際に別のプログラムがその更新されたデータにアクセスしないよう注意深く制御しなければならない。これを[[コピーオンライト]]と呼ぶ。

== 用語 ==
歴史的には、「ページング」という用語は可変長の[[セグメント方式|セグメント]]ではなく固定長のページによる[[メモリ管理]]を指すこともあり、仮想記憶や二次記憶装置への転送などといった技法を含まないこともある<ref>{{Cite book| first = Harvey M. | last = Deitel | title = An Introduction to Operating Systems | publisher = Addison-Wesley | pages = 181, 187 | year = 1983 | isbn = 0-201-14473-5 | postscript =  }}</ref><ref>{{Cite book| contribution = Operating systems | title = Encyclopedia of computer science and technology | editor1-last = Belzer | editor1-first = Jack | editor2-last = Holzman | editor2-first = Albert G. | editor3-last = Kent | editor3-first = Allen | publisher = CRC Press | volume=11 | page = 433 | year = 1981 | isbn = 0-8247-2261-2 | doi = 10.1002/ | postscript =  }}</ref>。しかし近年ではそのような用法は稀である。

最近の一部システムでは、「ページング」と同時に「スワッピング」という用語を使っている。歴史的には「スワッピング」はプログラム全体を二次記憶に転送（あるいは二次記憶から主記憶に転送）することを意味する<ref>{{Cite book| contribution = Operating systems | title = Encyclopedia of computer science and technology | editor1-last = Belzer | editor1-first = Jack | editor2-last = Holzman | editor2-first = Albert G. | editor3-last = Kent | editor3-first = Allen | publisher = CRC Press | volume=11 | page = 442 | year = 1981 | isbn = 0-8247-2261-2 | postscript =  }}</ref><ref>{{Cite book| first = Harvey G. | last = Cragon | title = Memory Systems and Pipelined Processors | publisher = Jones and Bartlett Publishers | page = 109 | year = 1996 | url = http://books.google.com/?id=q2w3JSFD7l4C | isbn = 0-86720-474-5 | postscript =  }}</ref>。

1960年代にセグメント方式とページング方式の仮想記憶の概念が登場すると、「スワッピング」という用語はセグメント単位およびページ単位の二次記憶と主記憶間の転送を意味するようになった。今日の仮想記憶はほとんどがページング方式となったため、「スワッピング」は「ページング」とほぼ同義に使われることもある。また、スワップファイルとの間のページインとページアウトのみを「スワッピング」と称することもある。

== 性能 ==
仮想記憶のバッキングストアは[[Random Access Memory|RAM]]に比べると何十倍も遅い。しかも機械的可動部分があるとさらに遅延が生じ、ハードディスクでは数ミリ秒単位の遅延になることもある。したがってスワッピング（ページアウト）は発生させないに越したことはない。OSによっては[[カーネル]]のそのあたりの動作に影響する設定が可能なものもある。

* Linuxでは <code>/proc/sys/vm/swappiness</code> というパラメータがあり、値を大きく設定するほど積極的なページアウト（空きページフレームを作る）を行う。
* Windowsでは <code>DisablePagingExecutive</code> というレジストリ設定があり、カーネルモードのコードやデータをページアウトの対象外とするか否かを指定できる。
* メインフレームでは、シーク時間を除去すべくトラック毎にヘッドのある磁気ディスクや磁気ドラムをページングに使用し、回転レイテンシを削減すべく同一デバイスに複数の要求を同時に発行する技法を使っている<ref group="注">例えば、ブロックマルチプレクサチャネルの Rotational Position Sensing</ref>。
* [[フラッシュメモリ]]は消去・書き込み回数が有限であり、一度に消去する範囲が大きく（例えば、Intel X25-M SSD<ref>{{Cite web |url= http://tytso.livejournal.com/60368.html |title=Aligning filesystems to an SSD’s erase block size |author= Ted Tso |date=2009-02-20 |accessdate=2010-10-28}}</ref> では128KiB）、ページサイズの何倍ということもある。したがって、フラッシュメモリをメモリ容量に余裕がない状況でスワップファイルに使用するとすぐに消耗するかもしれない。しかし、ハードディスクに比べて遅延が極めて小さく、RAMのように[[揮発性メモリ|揮発性]]でないという点は魅力的である。[[Windows ReadyBoost|ReadyBoost]] や [[ターボメモリー|Intel Turbo Memory]] といった方式はそういった利点を利用したものである。

[[Unix系]]OSの多く（例えば、[[AIX]]、[[Linux]]、[[Solaris]]）は複数のデバイスを並列にスワップスペースとして使用でき、性能を向上させることができる。

== 32ビットハードウェアでのアドレッシングの限界 ==
ページングは、プロセスが使用するアドレス範囲（仮想アドレス空間または論理アドレス空間）をコンピュータに実際に搭載されている物理メモリ（物理アドレス空間）とは異なる大きさにする手段でもある。

=== 仮想アドレス空間より主記憶が小さい場合 ===
多くのシステムでは、プロセスの仮想アドレス空間は利用可能な主記憶よりもずっと大きい<ref name="buzbee">Bill Buzbee. "[http://www.homebrewcpu.com/demand_paging.htm Magic-1 Minix Demand Paging Design]".</ref>。

そのようなシステムでは、プロセスが利用可能な主記憶容量は、実装している主記憶容量より少ない。実装可能な主記憶容量はCPUと主記憶を接続する[[アドレスバス]]のビット数で制限されており、例えば、[[MC68000]]や[[Intel 80386|i386SX]]は内部的には32ビットの仮想アドレスを使用していたが、アドレスバスは24ビットぶんのピンしかなく、物理的に接続可能な主記憶容量は16MBに制限されていた。

たとえ物理アドレスのビット数が仮想アドレスのビット数と同じかそれ以上であっても、実際に実装可能な物理主記憶容量はそれより小さいことが多い。それはたとえばコスト的な問題のためだったり、[[入出力|I/O]]用にアドレス空間がハード的に予約されていたりするためである。

=== 仮想アドレス空間と主記憶が同じサイズの場合 ===
32ビットのコンピュータで[[物理アドレス拡張|PAE]]などを使わなければ、最大主記憶容量は4GBまでだが、その限界ぎりぎりまでRAMを搭載したシステムも珍しくない。IBM [[System/370]] はXAモードでもアドレッシング可能な範囲は2GBまでだった。

ページングおよびスワップスペースはこの4GBの限界を超えて使うことができ、そのためにメモリアドレスではなくディスク上の位置でアドレス指定される。

リニアなアドレス空間の32ビットマシンでは、プログラムの仮想アドレス空間は4GBまでに制限されておりが、複数のプログラムでグループを形成すればその制限を越えることも可能である。個々の仮想アドレス空間の総和は、[[ページテーブル]]がサポートするプロセスID（または仮想空間ID）のビット数で制限される。

セグメントレジスタ（例えば、[[System/370]]の[[ESA/390|ESA]]モードにおけるアクセスレジスタ<ref>{{Cite manual |author = IBM |title = IBM System/370 Extended Architecture Principles of Operation |id = SA22-7085-1 |version = Second Edition |date = January 1987 |separator = , }}</ref>）のあるマシンでは、アドレス空間の大きさはOSによってのみ制限され、マッピング用テーブルのサイズだけが問題となる。

=== 仮想アドレス空間より主記憶が大きい場合 ===
仮想アドレス空間より主記憶容量が大きいコンピュータも少数ながら存在する。例えば、Magic-1、[[PDP-11]]シリーズの一部機種、[[物理アドレス拡張]]付きの32ビットプロセッサなどである<ref name="buzbee" />。

この場合、あるプロセスは仮想アドレス空間以上の主記憶を使うことができないため、仮想記憶の主たる利点が無効となる。したがってそのようなシステムでは、次のような別の利点を求めてページングを採用する。
* 余分なメモリをよく使用するファイルやメタデータ（ディレクトリ情報など）のキャッシュ、すなわちページキャッシュとして使用する。
* 複数の仮想アドレス空間をサポートし（一般に「プロセスID」をページテーブルに持たせる）、大きな主記憶容量をより多くのプロセスを動作させるのに使う。

複数の仮想アドレス空間の総和は、[[ページテーブル]]がサポートするプロセスID（または仮想空間ID）のビット数、または使用可能な二次記憶装置の総量で制限される。

== 脚注 ==
=== 注釈 ===
{{Reflist|group="注"}}
=== 出典 ===
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
* [[メモリ保護機能]]
* [[キャッシュアルゴリズム]]
* [[記憶装置]]
* [[仮想記憶]]
* [[ページ置換アルゴリズム]]
* [[セグメント方式]]
* [[ページテーブル]]
* [[メモリ管理]]

== 外部リンク ==
* [http://it.toolbox.com/blogs/microsoft-infrastructure/moving-the-pagefilesys-to-another-partition-or-disk-35772 Windows Server - Moving Pagefile to another partition or disk] by David Nudelman
* [http://computer.howstuffworks.com/virtual-memory.htm How Virtual Memory Works] from HowStuffWorks.com (in fact explains only swapping concept, and not virtual memory concept)
* [http://www.faqs.org/docs/linux_admin/x1762.html Linux swap space management] (outdated, as the author admits)
* [http://www.techarp.com/showarticle.aspx?artno=143 Guide On Optimizing Virtual Memory Speed] (outdated, and contradicts section 1.4 of this wiki page, and (at least) references 8, 9, and 11.)
* [http://people.msoe.edu/~durant/courses/cs384/papers0405/mccrawt.pdf Virtual Memory Page Replacement Algorithms]
* [http://support.microsoft.com/kb/308417/ Windows XP. How to manually change the size of the virtual memory paging file]
* [http://support.microsoft.com/?id=312362 Windows XP. Factors that may deplete the supply of paged pool memory]
* [http://www.acc.umu.se/~bosse/ SwapFs] driver that can be used to save the paging file of Windows on a swap partition of Linux.

{{オペレーティングシステム}}

{{DEFAULTSORT:へえしんくほうしき}}
[[Category:メモリ管理]]

[[fr:Mémoire virtuelle#Mémoire virtuelle paginée]]

PCB

2013-04-19T21:52:48Z

126.10.190.170:

'''PCB'''

* [[ポリ塩化ビフェニル]] (Polychlorinated Biphenyl)。有害物質のPCB油はこちらを参照。
* [[プリント基板]] (Printed Circuit Board)
* パナマシティビーチ (Panama City Beach) → [[パナマシティ (フロリダ州)]]を参照。
* [[プロセス制御ブロック]]
* [[電話の折り返し依頼]] (Please Call Back)。プリーズ・コール・バックの略。
* PCB企業→1980年代に[[ダイエー]]傘下で採算面などで問題になっていた3つの企業の頭文字。'''P=[[プランタン銀座|オ・プランタン]]'''・'''C=[[クラウン (家電)|クラウン]]'''・'''B=[[ビッグ・エー]]'''

{{aimai}}