虚拟内存

虚拟内存是一种存储方案，为用户提供了一个拥有非常大的主内存的幻觉。 这是通过将辅助存储器的一部分作为主存储器来完成的。

在这种方案中，用户可以加载比可用主存更大的进程，因为存在内存可用于加载进程的错觉。

操作系统不是在主内存中加载一个大进程，而是在主内存中加载多个进程的不同部分。

通过这样做，多程序的程度将会增加，因此CPU利用率也会增加。

虚拟内存如何工作？

在现代语言中，虚拟内存近来变得非常普遍。 在这种方案中，无论何时需要将一些页面加载到主存储器中用于执行，并且存储器对于那些许多页面不可用，那么在这种情况下，而不是停止页面进入主存储器，OS搜索 最近最少使用的RAM区域或未被引用的RAM区域，并将其复制到辅助存储器中以为主存储器中的新页面留出空间。

由于所有这些过程都是自动发生的，因此它使电脑感觉像是拥有无限的RAM。

按需分页

按需分页(Demand Paging)是虚拟内存管理的一种流行方法。 在需求分页中，最少使用的进程页面存储在辅助存储器中。

当需求发生或发生页面错误时，页面会被复制到主存储器。 有各种页面替换算法用于确定将被替换的页面。 稍后我们将详细讨论它们。

虚拟内存管理系统的快照

假设2个进程，P1和P2，每个包含4个页面。 每个页面大小是1 KB。 主存储器包含8个每个1 KB的帧。 操作系统驻留在前两个分区中。 在第三个分区中，P1的第1页被存储，而其他帧也被显示为在主存储器中填充了不同的进程页面。

两个页面的页表都是1 KB大小，因此每个页面可以放在一个框架中。 这两个进程的页表包含图像中也显示的各种信息。

CPU包含一个寄存器，其中包含页表的基址，在P1的情况下为5，在P2的情况下为7。 当涉及访问实际的相应条目时，该页表基地址将被添加到逻辑地址的页码。

虚拟内存的优点

• 多程序的程度将会增加。
• 用户可以用较少的真实RAM运行大型应用程序。
• 不需要购买更多的内存RAM。

虚拟内存的缺点

• 由于交换需要时间，系统变慢。
• 切换应用程序需要更多时间。
• 用户将有较小的硬盘空间供其使用。