仮想記憶とページングを理解する

仮想記憶は、各プロセスへ連続した大きなアドレス空間を見せながら、必要なページだけを主記憶へ配置する仕組みである。ページ・フレーム・ページ表・ページフォールトを関連付ける。

この単元で学ぶこと

仮想アドレスはページ番号とページ内変位に分けられ、ページ表を使って物理フレームへ対応付ける。必要ページが主記憶に無いとページフォールトが発生し、補助記憶から読み込むため大きな遅延が生じる。

ページ仮想アドレス空間を一定サイズに区切った管理単位。ページ番号とページ内変位で仮想アドレスを表す。

フレーム主記憶をページと同じサイズに区切った物理側の格納枠。ページ表が仮想ページと物理フレームを対応付ける。

ページ表仮想ページ番号から物理フレーム番号などへ変換する対応表。有効ビットや保護情報などを持つ場合がある。

ページフォールト参照した仮想ページが現在主記憶に存在しないときに発生する例外。 OSが補助記憶からページを読み込み、必要に応じ置換する。

TLB 最近使ったページ表エントリを高速に保持する変換キャッシュ。アドレス変換のページ表参照時間を短縮する。

ページサイズが2^pバイトなら下位pビットがページ内変位、残りがページ番号になる。ページフォールトとTLBミスは別で、TLBミスでもページ自体が主記憶にあればページ表を参照して解決できる。

ページサイズ4KiB=2^12なら下位12ビットがページ内変位。仮想ページ番号をページ表で物理フレームへ変換し、変位をそのまま結合して物理アドレスを得る。

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