コンピューターのオペレーティングシステムでは、ページテーブルとは何ですか？

ほとんどのコンピューターには、仮想メモリと物理メモリの2つの形式のメモリがあります。 名前が示すように、仮想メモリは、プログラムを実行するために必要なすべての情報が同じ場所に格納されているかのようにプログラムを動作させることができる構造にすぎません。 仮想メモリに格納されている各情報は、物理メモリアドレスに対応しています。 ページテーブルは、仮想メモリと物理メモリ間の接続を追跡するためにコンピュータのオペレーティングシステムが使用するデータ構造です。 仮想メモリと物理メモリを関連付けるプロセスは、マッピングと呼ばれます。

ページテーブルが2種類のメモリを整理する方法の概念は、よく知られた例を使用して最もよく理解できます。 コンピューターユーザーがメディアプレーヤープログラムでプレイリストを作成すると、コンピューター上の複数の異なるファイルから曲を取得する場合があります。 物理ファイルは移動されませんが、プログラムは各曲に順番にアクセスする場所を知っています。

プレイリストは仮想メモリのようなものです。 これは、プログラムが簡単にアクセスできる連続した情報ブロックです。 個々の曲が含まれる個々のファイルは、物理メモリのようなものです。 それらは、コンピュータ全体のさまざまな場所に保存されます。 物理メモリはページテーブルに保存されます。

コンピューターのハードウェアが仮想メモリから要求を受信し、ページテーブルにアクセスしてデータの物理メモリの場所を見つけます。 このハードウェアは、メモリ管理ユニット（MMU）または動的アドレス変換（DAT）ユニットと呼ばれます。 データアクセスを可能な限り迅速に行うために、MMUは変換ルックアサイドバッファと呼ばれるテーブルに、よく使用される有限数のマップを保存します。 Webブラウザのお気に入りタブのように動作する翻訳ルックアサイドバッファにより、コンピューターは頻繁に使用されるメモリの場所にすばやくジャンプできます。

問題のアドレスがコンピューターが頻繁に要求するものではない場合、MMUはページテーブルに直接アクセスします。 問題のアドレスが見つかるまでテーブルをスキャンします。 次に、プログラムが情報にアクセスできる変換ルックアサイドバッファにアドレスを返します。

コンピュータがページテーブルでアドレスを見つけられない場合があります。 これは、仮想メモリと物理メモリの間にマップが存在しない場合に発生する可能性があります。 この場合、オペレーティングシステムはシャットダウンするように指示するメッセージをプログラムに送信します。 また、物理ファイルがバックアップディスクに配置されてシステムから削除された場合など、物理ファイルが移動された場合も、検索に失敗する可能性があります。