Virtual Memory Overview：

• Virtual Memory 允許程序使用比實體記憶體更大的記憶體空間，通過備援存儲（例如硬碟）來暫時保存資料。
• 當執行大型程式時，並不需要將所有的資料和程式碼一次性載入到實體記憶體中。僅當需要時才會載入資料。
• 作業系統通過分頁技術 (paging) 管理 Virtual Memory，其中記憶體區塊（頁面）在虛擬位址空間和實體記憶體（主記憶體或硬碟）之間進行映射。

Page Mapping (頁面映射)：

• 每個程序都有其自己的 Virtual Address Space。
• Virtual Address Space 中的頁面映射到主記憶體中的頁面，當不需要時，這些頁面會存儲在硬碟上。
• 例如：程式1的 Page 0 儲存在主記憶體中的 Page 7，而 Page 4 儲存在主記憶體的 Page 5，其他頁面則可能仍然位於硬碟中。

Page Fault and Page Replacement (頁面錯誤與頁面替換)：

• 當程式訪問的頁面未在主記憶體中時（找不到資料），會發生 Page Fault。
• 系統必須從硬碟中取回遺漏的頁面並將其載入主記憶體，這可能需要替換現有的頁面 (Page Replacement)。
• Page Replacement 策略（例如 Least Recently Used - LRU）決定了從記憶體中交換出哪個頁面。

Page Table Format (頁面表格式)：

• Page Table 包含的信息如：
  • V (Valid bit)：頁面是否存在於主記憶體中。
  • Virtual Page Number：在 Virtual Memory 中的頁面號碼。
  • Physical Page Number：對應於實體記憶體中的頁面號碼。
  • Dirty bit：表示該頁面是否已被修改過。
  • Reference bit：追蹤頁面是否最近被訪問過。
  • Access：有關頁面存取權限的信息。

TLB (Translation Lookaside Buffer)：

• TLB 是一種快取，用來儲存最近的虛擬頁面號碼與實體頁面號碼的轉換，提升記憶體存取性能。
• 當頁面被替換時，可能使用 LRU 方法來識別應從 TLB 或記憶體中淘汰哪個頁面。