分页

分页就是当数据并没有映射在随机访问内存上时，操作系统必需控制使程序继续运行所会做的动作。一般来说，操作系统会将运行中进程的数据放至随机访问内存上空的帧中，将不需要的数据从帧上清除，但如果随机访问内存没有空的帧可用，操作系统会把一部分的数据存回辅助内存然后释放。辅助内存会用分页的方式将文件存在经过平均分配大小的页上，等到随机访问内存需要使用时再写回。如果在随机访问内存释放数据过后还需要更新数据，系统必须将数据先写回后更新，再存入辅助内存中。高性能的系统需要在替换随机访问内存上的数据时消耗较少的时间，所以一般的系统会采取最近最少使用算法（LFU）来达到较高的效果。

由于更早地被发明（20世纪60年代早期），类似CPU-存储器之间的SRAM缓存，虚拟存储器系统使用不同的术语。

• 虚拟存储器系统中，DRAM缓存命中，为称读取一个地址时，该地址在DRAM缓存中的过程。命中过程不需要进程再从磁盘中缓慢读取数据。[2]
• 相对地，DRAM不命中称为缺页（page fault）。由于页帧由有效位和实际页号（或磁盘地址）构成，当有效位标记为0时，即表明该地址未在缓存中，调用该地址则会引发缺页异常，从而从磁盘中拷贝需要的内容，覆盖缓存中的一个牺牲页，从而能够命中。过多的缺页将导致反复的磁盘读取和写入，非常耗费计算时间。

尽管在整个运行过程中进程引用的不同页面总数（也就是虚拟内存大小）可能超出物理存储器（DRAM）总大小，但是进程常常在较小的活动页面（active page）上活动，这个集合叫作工作集（working set）或常驻集（resident set）。在工作集被缓存后，对它的反复调用将使进程命中提高，从而提高性能。

大部分的进程都可以在内存获取数据和读取中达到稳定的状态，当进程达到稳定状态时，内存的使用量通常都不会太大。虚拟内存虽然可以有效率的去控制内存的使用，但解决大量的页缺失还是造成系统迟缓的主要因素。当工作集的大小超过物理存储器大小，进程将发生一种不幸的情况，这种情况被称为「颠簸（Thrashing）」，页面将不停地写入、释放、读取，由于大量的丢失（而非命中）而损失极大性能。[3]用户可以增加随机访问内存的大小或是减少同时在系统里运行进程的数量来降低系统颠簸的几率。

• 当需要用到数据时再向系统请求，使系统将数据由辅助内存传入内存上，这就叫「需求分页」。它使得系统不需要将全部的进程都放在内存上，减少了所需要的内存的数量。[4][5][6]所有现代系统都使用按需页面调度（paging）的方式。
• 当系统查看分页表时认为某些数据可能需要用到，而先将数据传到内存上的行为，就叫做「先行分页」， 当内存够大的话通常会采取这种方式。[6]
• Unix系统会定期使用sync进程来清理所有经过更动的帧，它会将所有被更动过的帧存到辅助内存中。Windows系统有时亦会进行类似功能的操作，它可以使新进程在打开时更快速。

在多任务处理或多用户的环境下，经常遇到不同的进程需要用到相同的数据，如果采用个别处理的话，很多的内存会被浪费掉，分享的功用使不同的进程可以使用相同的内存。分享功能还需注意的是系统必须要分离经过修改过后的数据以防止其他进程需要用到修改前的数据。

由于32比特的硬件地址总线最高只能寻址到4GB的位置，超过的部分将不能被电脑进行分页使用内存。

• 电脑数据存贮器
• 内存管理
• 分页表