缺页中断

缺页中断（Page Fault Interrupt）是计算机操作系统中的一种中断类型，它发生在程序试图访问主存储器（通常是 RAM）中不存在的页面时。这种情况通常发生在以下情况：

1. 程序首次访问某个数据：当程序运行并访问到一个尚未加载到物理内存中的页面时，会触发缺页中断。

2. 页面置换：在内存受限的情况下，操作系统可能会将一些不常用的页面置换到磁盘上的交换空间（swap space）或页面文件中。当程序再次访问这些页面时，由于它们不在物理内存中，会触发缺页中断。

3. 内存保护：操作系统使用缺页中断来实现内存保护机制，确保程序不能访问不属于它们的内存区域。

当缺页中断发生时，操作系统会执行以下步骤：

• 识别中断原因：操作系统检查中断的原因，确定是哪个页面缺失。

• 页面置换算法：如果需要，操作系统会使用页面置换算法选择一个页面来替换，通常是最不常用的页面。

• 数据加载：操作系统从磁盘或其他存储介质中加载所需的页面到物理内存中。

• 更新页表：操作系统更新页表，将新的页面帧号映射到请求的虚拟地址。

• 重新执行指令：一旦页面被加载，操作系统会重新执行导致缺页中断的指令。

缺页中断是虚拟内存管理的关键组成部分，它允许操作系统有效地管理有限的物理内存资源，通过将数据按需加载到内存中来支持更大的程序和数据集。然而，频繁的缺页中断可能会导致性能问题，因为从磁盘加载页面需要相对较长的时间，这种现象被称为“抖动”（thrashing）。