【计算机基础】 Virtual memory 虚拟内存

Virtual memory 虚拟内存

虚拟内存的作用

• 将主存看成存储在磁盘上的地址空间的高速缓存，在主存中只保存活动区域，并根据需要在磁盘和主存之间来回传送数据，高效实用主存
• 为每个进程提供一致的地址空间，简化内存管理
• 保护每个进程的地址空间不被其他进程破坏
  • 保护：一组确保共享处理器、主存、I/O设备的多个进程之间没有故意地，无意地读写其他进程的数据机制

物理地址和虚拟地址 Physical Address & Virtual Address

物理地址： 主存储器的地址

物理寻址： CPU执行指令后直接生成一个物理地址，通过内存总线传递给主存。主存取出物理地址处的字节并返回给CPU

虚拟地址： 虚拟空间的地址，当需要访问主存时需要通过地址映射转换为物理地址

虚拟寻址： CPU执行指令后先生成一个虚拟地址，虚拟地址在被送到内存之前先转换成对应的物理地址（地址翻译 address translation）

虚拟存储器和cache的工作原理是一样的，在虚拟存储器中，块被称为页（page），访问缺失称为缺页（page fault） 即访问的页不在主存中，需要到磁盘中去寻找。

Page fault的代价是很高的，一次缺页处理将花费数百万个时钟周期，因