计算机中的缺页是指 CPU在访问其虚拟地址空间时,所需访问的页面并未在物理内存中,因此需要将这个页面从硬盘上的虚拟内存文件调入物理内存。当这种情况发生时,中央处理器的内存管理单元(MMU)会发出一个中断,称为缺页中断。操作系统随后会处理这个中断,找到所需页面并将其加载到内存中,以便CPU可以继续执行程序。
缺页中断是分页系统中的一个重要概念。在分页系统中,程序使用的虚拟地址空间被划分为固定大小的页,而物理内存也被划分为同样大小的帧。页表用于记录虚拟地址到物理地址的映射关系。当CPU尝试访问一个不在物理内存中的页时,就会发生缺页中断。
缺页中断的处理通常包括以下步骤:
保护CPU现场:
确保在处理中断时CPU的状态不会被破坏。
分析中断原因:
确定发生缺页中断的原因,即请求的页面不存在于内存中。
转入缺页中断处理程序:
操作系统会调用相应的处理程序来处理缺页中断。
恢复CPU现场,继续执行:
处理完缺页中断后,操作系统会恢复CPU的现场,使得CPU可以继续执行原来的指令。
缺页中断的发生会影响程序的性能,因为从硬盘读取数据比从物理内存读取要慢得多。因此,优化页面置换算法和减少不必要的缺页中断是提高程序运行效率的关键。