ページフォールト(page fault)とは？
コンピュータのメモリ管理において、プログラムが必要とするデータやコードが、現在の物理メモリスペースに存在しない場合、それを補うために必要なページをディスクから読み込むことを「ページフォールト(page fault)」といいます。
一般的に、物理メモリには限りがありますが、プログラムが必要とするデータやコードは多岐にわたっているため、すべてのプログラムが同時に実行されるわけではありません。そのため、必要なページのみを物理メモリに常駐させ、他のページはディスク上に置くことで、メモリ使用量を抑えます。
しかし、プログラムが必要とするページが物理メモリに存在しない場合、プロセスは一時停止し、必要なページを読み込むために、物理メモリから解放された領域に新しいページを読み込むか、ディスクからページを読み込む必要があります。この一連の処理を「ページフォールト処理」と呼びます。
メモリ管理の基本概念
ページフォールトは、メモリ管理の基本概念の一つであり、メモリを最適に活用するために必要です。メモリ管理は、プロセスやアプリケーションが必要とするメモリを管理し、メモリ使用量を最適化するために行われます。
メモリ管理には、物理メモリと仮想メモリの二つの概念があります。物理メモリは、プロセスが実行されるための実際のメモリです。一方、仮想メモリは、物理メモリよりも大きなアドレス空間を提供する機能で、物理メモリが足りなくなった場合に、ディスク上にあるページを仮想メモリにマッピングし、プロセスに必要なメモリを提供します。
メモリ管理には、ページング、セグメンテーション、スワッピングなどの技術があります。ページングは、メモリを固定サイズのページに分割し、ページごとに読み書きする技術です。セグメンテーションは、プログラムを論理的に分割し、それぞれを別々のセグメントとして扱う技術です。スワッピングは、物理メモリ上のプロセスを一時的にディスク上に退避させ、必要なときに読み込む技術です。
以上のように、メモリ管理は、コンピュータシステムにおいて不可欠な機能であり、プログラムの実行やシステムの性能に直結する重要な要素です。