ページフォールト(ぺーじふぉーると)

詳細解説

ページテーブルの該当エントリで主記憶に不在であることが検出されると、この割込みが発生します。該当ページが補助記憶装置にある場合、OSはそれを主記憶へ読み込むページインを実行します。主記憶に空き枠がない場合は、FIFOやLRUなどのページ置換えアルゴリズムによって追い出すページを選びます。追い出すページが主記憶上で更新されていれば補助記憶装置へ書き戻すページアウトが必要になりますが、空き枠がある場合や更新されていない場合は書き戻しを行いません。一方、初めてアクセスする領域へのゼロ埋めページの割当てや、主記憶上に残っているページへの対応付けのやり直しで解消するフォールトもあり、この場合は補助記憶装置への入出力を伴わず、フォールトの回数がそのまま入出力の回数になるわけではありません。

補助記憶装置からの読み込みを伴う処理はミリ秒単位の時間がかかり、ナノ秒単位の主記憶アクセスとは桁が大きく違います。性能を見積もる問題では、フォールト1回ごとに補助記憶装置からの読み込みが起こるという単純化したモデルを置いたうえで単位をそろえ、1アクセスあたりの平均の遅れを「ページフォールトの発生率 × 1回あたりのオーバヘッド時間」として求めます。なお、主記憶の空き枠を作るのはページ置換えであり、ヒープ上の不要領域を回収するガーベジコレクションとは別の仕組みです。