*Page fault* é quando uma aplicação pede para acessar um endereço de memória e ele não está mapeado em RAM (é um pouco mais complexo que isto, mas vamos simplificar). #Memória virtual Os sistemas operacionais modernos utilizam um sistema de memória virtual, então você tem até 4GB em 32 bits e teoricamente até 16EB em 64 bits (na prática costuma ser mais limitado). Você pode acessar tudo isso mesmo que não tenha RAM suficiente. Ele usa algum mecanismo para lidar com o excedente. Até onde eu sei todos jogam no armazenamento secundário (HDD, SSD, etc.) o que não está em uso. O problema é que a aplicação não pode acessar diretamente algo fora da RAM. Então o sistema operacional precisa carregar o que está no secundário para o primário (RAM). Muito provavelmente colocando em cima de algo que estava em uso antes. Para facilitar o trabalho isso é divido em páginas, geralmente de 4KB cada (existem páginas maiores, mas não vem ao caso). Então quando acessa um endereço na aplicação ele é um endereço falso, é virtual. Há uma tradução (o processador faz isso a pedido do sistema operacional, então praticamente não tem custo) desse endereço para o endereço físico real na memória. Por isso que mover dados pode custar bem barato já que ele só precisa mudar a tabela de páginas e não mexer na memória de fato, mais ou menos como ocorre com a tabela de arquivos em disco. Por exemplo, um executável pode ser todo carregado para a memória ou não, depende do sistema operacional, de quanto tem memória livre. É comum só as páginas com código necessário ir carregando. Mas se tiver memória livre pode carregar tudo até para servir como cache. A carga pode não ser feita na hora da carga do executável até para otimizar a sua carga inicial. Depende de uma série de fatores. #Motivos para faltas de memória Obviamente que se tentar acessar um endereço que está em uma página marcada como fora da RAM o sistema operacional terá que buscá-la no "disco", colocar na RAM e só aí deixar a aplicação acessar. Isso é o *page fault*. Falhou em acessar a memória diretamente. Obviamente que esse processo é absurdamente mais lento do que acessar a RAM diretamente. A página pode estar indisponível naquele momento por alguma proteção específica. A página tem um gatilho quando se tenta escrever nela e uma cópia precisa ser feita (*copy on write*). A página está mapeada mas precisa ser tratada para uso. Para fazer alocações rápidas um mapeamento é feito apenas logicamente e só quando haverá uso efetivo é que ela será devidamente preparada. Não entrei no mérito das faltas que são falhas e que não podem ser solucionadas pelo sistema operacional, como as proteções (semi)permanentes. #Consequências Por isso é muito difícil gerenciar memória. Por isso que linguagens com GC podem não ser tão lentas no uso geral, elas ajudam evitar *page faults*. Por outro lado as coletas ajudam aumentar essas faltas. É um treco complicado de balancear. Quanto menos *page faults* você tiver, mais rápido sua aplicação rodará. E não dá para controlar tanto assim. Em algumas linguagens é possível minimizar um pouco, pelo menos as faltas desnecessárias, mas dá um trabalhão e nada é garantido. Pra minimizar mais ainda bote muita RAM. E um SSD ajuda muito quando elas ocorrerem. Parece que com a NVRAM a armazenagem secundária chegará próximo da velocidade atual da RAM. Isso ajuda, mas ainda é melhor não ter faltas. Adivinha o que acontece se tentar acessar algo que não deveria, algo que não pode ser mapeado? A aplicação quebra, o famoso General Protection Failure (GPF) ou alguma falha de proteção mais específica. Ou uma exceção é gerada para a aplicação tratar, se for possível. Sabe por que hoje quase não se vê mais GPF? Porque as pessoas usam linguagens que a tratam de forma diferente ou o programador aprendeu lidar com isso de uma forma mais bonitinha. Muita gente acha que isso é chip de memória ruim, erro do sistema operacional, ou algo assim, mas é algo normal. Ela é uma exceção em um nível interno do sistema operacional. Abra o Task Manager ou um utilitário melhor como o [Process Explorer][1] e monitore as faltas. Abaixo uma lista de processos com suas faltas nesse momento. Tem dois processos que estão aumentando uns 4 ou 5 por segundo. Um deles é o FireFox. Por privacidade não copiei as colunas que podem identificar alguma coisa: [![Task Manager page faults][2]][2] Quer aprender mais? O Windows mostra todo seu funcionamento em dois livros [Windows Internals][3]. [1]: https://technet.microsoft.com/en-us/sysinternals/processexplorer.aspx [2]: https://i.sstatic.net/O70gj.png [3]: https://technet.microsoft.com/en-us/sysinternals/bb963901.aspx