虚拟存储器的基本构成
虚拟存储器的基本原理
虚拟存储器的基本原理虚拟存储器是一种计算机系统的组成部分，它扩展了计算机的主存储器，使得计算机可以同时执行更多的程序，提高了计算机的性能和效率。
虚拟存储器的基本原理包括内存管理、地址转换、页面置换和磁盘交换等。
首先，虚拟存储器的内存管理是通过将主存划分成固定大小的块，称为页（Page），与此同时，将磁盘划分成与页大小相等的块，称为页框（Page Frame）。
当一个程序被加载到内存时，将会依次将程序的页放入内存的页框中。
这种将程序划分为页的方式称为分页管理。
虚拟存储器的核心概念是虚拟地址和物理地址的转换。
每个进程都有自己的虚拟地址空间，虚拟地址是由进程所见到的地址，而不是物理内存的地址。
虚拟地址由两部分组成，即页号和页内偏移。
页号表示进程中的某个页面，页内偏移表示页面中的具体位置。
虚拟地址被通过一种页表机制转换为物理地址。
页面置换是虚拟存储器中重要的一环。
由于程序的页可能无法一次加载到内存中，因此当一个程序在执行过程中需要访问一个尚未调入内存的页面时，就会发生缺页中断（Page Fault）。
操作系统会根据缺页中断处理程序来选择进行页面置换。
常用的页面置换算法有最佳置换算法（OPT）、先进先出置换算法（FIFO）、最近最久未使用置换算法（LRU）等。
磁盘交换是虚拟存储器中的重要机制。
当物理内存不足以容纳所有的进程或者进程所需的数据时，操作系统会将一部分进程或者数据从内存交换到磁盘上，以释放物理内存空间给其他进程使用。
这种将页面从内存交换到磁盘的过程称为页面换出（Page Out），相反的过程称为页面换入（Page In）。
通过磁盘交换，计算机可以在有限的物理内存下运行更多的任务。
虚拟存储器的使用带来了诸多优势。
首先，它能够扩展主存的容量，使得计算机可以执行更多的程序。
其次，虚拟存储器可以提高内存的利用率，避免内存浪费。
同时，它允许多个进程共享同一份代码，减少内存占用。
另外，虚拟存储器还可以实现对进程的保护和隔离，使得不同的进程在执行过程中不会相互干扰。
计算机操作系统第五章-虚拟存储器分解
计算机操作系统第五章-虚拟存储器分解第五章虚拟存储器第一节虚拟存储器的基本概念一、虚拟存储器的引入在前面介绍的各种存储管理方式中，用户作业一旦被装入内存，就会一直驻留其中，直到进程运行结束(驻留性)。
有些存储管理方式还存在一次性。
因此，用户作业要最终运行完毕，系统必须给它提供不短于作业长度的存储空间。
于是就出现了两种问题：长作业无法运行大量作业无法同时运行程序运行的局部性原理：在一段时间内一个程序的执行往往呈现出高度的局部性。
前期讨论：P112-113；局部性还表现在两方面：(1) 一条指令被执行，则不久以后该指令很可能再次执行；某个数据被访问，则不久以后该数据附近的数据很可能被访问。
产生这类局部性的典型原因，是由于在程序中存在着大量的循环操作。
(2) 程序在一段时间内所访问的地址，可能集中在一定的范围之内。
若某一存储单元被使用，则在一定时间内，与该存储单元相邻的单元很可能被使用。
其典型情况便是程序的顺序执行、数组的处理等。
局部性原理是在存储分配时克服驻留性、实现虚拟存储的依据。
二、虚拟存储器的定义定义：具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量进行扩充的一种存储器系统。
其访问速度接近于内存，而其容量和每位的成本却又接近于外存。
特性：虚拟存储器连续性离散性一次性多次性驻留性交换性虚拟性对用户而言，它访问特性和内存一样；它以CPU时间和外存空间换取宝贵内存空间，是操作系统中的一种资源转换技术。
容量：一个虚拟存储器的最大容量是由计算机的地址结构确定的。
如：若CPU的有效地址宽度为32位，则程序可以寻址范围是0～232-1 ，即虚存容量可达4GB。
虚拟存储器的容量与主存的实际大小没有直接的关系，而是在主存与辅存的容量之和的范围内。
三、虚拟存储技术基本原理：P115把内存与外存有机地结合起来使用，从而得到一个容量很大的“内存”。
当进程开始运行时，先将它的一部分内容装入内存，另一部分暂时留在外存。
在运行过程中，当要访问的指令/数据不在内存时，由OS 自动将内存中的一些内容调到外存，藤出空间，再将马上要访问的内容从外存调入内存。
虚拟存储器的基本概念
虚拟存储器是为扩大主存而采用 的一种设计技巧，它的容量与主存大 小无直接关系，而受限于计算机的地 址结构及可用的辅助存储器的容量。
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4. 虚拟存储器的容量
• 1一个虚拟存储器的最大容量是由计算机 的 地 址 结 构 确 定 的 。 如 ： 若 CPU 的 有 效 地址长度为32位，则程序可以寻址范围 是0～(2^32)-1 ，即虚存容量为 4GB。
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第三，很少出现连续的过程调用，相反， 程序中过程调用的深度限制在小范围 内，一段时间内，指令引用被局限在 很少几个过程中。
第四，对于连续访问数组之类的数据结 构，往往是对存储区域中相邻位置的 数据的操作。
第五，程序中有些部分是彼此互斥的， 不是每次运行时都用到的，如出错处 理程序。
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3.虚拟存储器的定义： 在具有层次结构存储器的计算机系统中， 具有请求调入功能和置换功能,能从逻辑 上对内存容量进行扩充的存储器系统， 为用户提供一个比物理主存容量大得多 的，可寻址的一种“主存储器”。
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5. 局部性原理
• 程序局部性原理 在一段时间内一个程序的执行往往呈现出 高度的局部性，表现在时间与空间两方面
• 时间局部性： 一条指令被执行了，则在不久的将来它可 能再被执行
• 空间局部性： 若某一存储单元被使用，则在一定时间
内，与该存储单元相邻的单元可能被使用
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第一，程序中只有少量分支和过程调用， 大都是顺序执行的指令。 第二，程序包含若干循环，是由相对 较少的指令组成，在循环过程中，计 算被限制在程序中很小的相邻部分中。
• 2虚拟存储器的容量与主存的实际大小没 有直接的关系，而是由主存与辅存的容量 之和所确定。
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虚拟存储管理主要采用以下技 术实现：
虚拟存储的工作原理
虚拟存储的工作原理
虚拟存储是一种计算机系统中的内存管理技术，它允许程序直接使用磁盘空间作为虚拟内存的扩展。
虚拟存储的工作原理如下：
1. 虚拟内存划分：操作系统将物理内存和磁盘空间分成固定大小的块，称为页面（Page）。
每个页面可以映射到内存或磁盘上的特定位置。
操作系统还将虚拟内存划分为等大小的虚拟页（Virtual Page）。
2. 页面置换：当系统运行程序需要更多内存资源时，如果物理内存已满，操作系统会根据一定的置换算法，选择一些页面从内存中置换到磁盘上。
被置换的页面暂时存储在磁盘的交换空间中。
3. 地址转换：程序中的指令和数据使用虚拟地址进行访问，这些虚拟地址被映射到物理地址上。
在每次访问内存时，硬件上的内存管理单元（MMU）会将虚拟地址转换为物理地址。
4. 页面错误处理：当程序访问的页面在物理内存中不存在时，就会发生页面错误（Page Fault）。
操作系统会根据页面错误的原因，将相应的页面从磁盘加载到内存中，并更新页表，使得虚拟地址可以正确映射到物理地址。
5. 页面置换策略：常见的页面置换策略包括最佳置换算法（OPT），先进先出算法（FIFO），最近最久未使用算法（LRU）等。
这些算法根据页面的使用情况，选择最适合置换
的页面，以尽量减少页面错误次数。
通过这种虚拟存储的工作原理，系统可以在较小的物理内存容量下运行更大的程序，提高了计算机系统的资源利用率和运行效率。
操作系统--虚拟存储
操作系统--虚拟存储操作系统虚拟存储在当今的计算机世界中，操作系统扮演着至关重要的角色，它就像是一位幕后的大管家，默默地管理着计算机的各种资源，让我们能够高效、便捷地使用计算机完成各种任务。
而在操作系统众多的功能中，虚拟存储技术无疑是一颗璀璨的明珠，为计算机的性能提升和资源管理带来了巨大的变革。
那么，什么是虚拟存储呢？简单来说，虚拟存储就是一种将物理内存和外部存储（如硬盘）结合起来，为用户提供一个比实际物理内存更大的地址空间的技术。
在没有虚拟存储的情况下，计算机程序能够访问的内存空间大小是由物理内存的大小决定的。
但是，物理内存的容量是有限的，这就限制了计算机能够同时运行的程序数量和规模。
而虚拟存储技术的出现，打破了这个限制，让计算机能够“假装”拥有比实际更多的内存。
想象一下，你正在使用电脑同时运行多个程序，比如浏览器、办公软件、音乐播放器等等。
如果没有虚拟存储，当这些程序所需要的内存总和超过了物理内存的容量时，系统就会变得非常卡顿，甚至可能会崩溃。
但是有了虚拟存储，操作系统会将暂时不使用的程序数据和代码保存到硬盘上，当需要再次使用时再重新加载到内存中，从而为正在运行的程序腾出更多的内存空间。
虚拟存储技术主要通过分页和分段两种方式来实现。
分页是将内存空间和程序的地址空间都划分成固定大小的页，而分段则是根据程序的逻辑结构将其划分成不同的段。
无论是分页还是分段，它们的目的都是为了更好地管理内存，提高内存的利用率。
在分页系统中，当程序需要访问某个页面时，如果该页面不在内存中，就会触发缺页中断。
操作系统会将所需的页面从硬盘加载到内存中，并更新页表，让程序能够继续正常运行。
这个过程对于用户来说是完全透明的，用户感觉不到页面的换入换出，仿佛一直在使用一个巨大的连续内存空间。
分段系统则更侧重于根据程序的逻辑结构来划分内存。
比如，一个程序可以分为代码段、数据段、堆栈段等。
这样的划分方式更符合程序的实际需求，也便于对程序进行管理和保护。
第5章 虚拟存储器 (1)
• (2)驻留性，是指作业被装入内存后，整个作业都一直驻留在内存中，其中 任何部分都不会被换出，直至作业运行结束。尽管运行中的进程被阻塞，而处于 长期等待状态，它们都仍将驻留在内存中，继续占用宝贵的内存资源。
虚拟存储ห้องสมุดไป่ตู้概述
虚拟存储器的定义和特征
虚拟存储器的特征
• (3)虚拟性。是指能够从逻辑上扩充内存容量，使用户所看到的内存容 量远大于实际内存容量。这样，就可以在小的内存中运行大的作业，或者 能提高多道程序度。它不仅能有效地改善内存的利用率，还可提高程序执 行的并发程度。
• 虚拟存储器目前已在大、中、小及微机上广泛采用。虚拟性是以多次 性和对换性为基础的，或者说，仅当系统允许将作业分多次调入内存，并 能将内存中暂时不运行的程序和数据换至盘上时，才能实现虚拟存储器。
虚拟存储器概述
5.1.3 虚拟存储器的实现方法 P167
• 在虚拟存储器中，允许将一个作业分多次调入内存。所以，虚拟存储器的 实现，都建立在离散分配存储管理方式的基础上。目前，所有的虚拟存储器都 是采用下述方式之一实现的。
• 1．分页请求系统
• 分页请求是在分页的基础上增加了请求调页功能和页面置换功能所形成的 页式虚拟存储系统。它允许用户程序只装入少数页面的程序（及数据）即可启 动运行。以后，再通过调页功能及页面置换功能陆续地把即将运行的页面调入 内存，同时把暂不运行的页面换出到外存上。置换时以页面为单位；为了能实 现请求调页和页面置换功能，系统必须提供硬件支持和请求分页的软件。
5.2 请求分页存储管理方式 P168
计算机中存储单元的硬件结构
计算机中存储单元的硬件结构
计算机中存储单元的硬件结构通常由存储器模块、存储器控制器和存储器总线组成。
1. 存储器模块：存储器模块是存储数据的物理部分，包括主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、SSD等）。
主存储器用
于临时存储正在执行的程序和数据，而辅助存储器则用于永久存储数据和程序，以便在断电后不丢失。
2. 存储器控制器：存储器控制器是负责管理存储器模块的硬件组件，将CPU发送的读写指令转化为存储器操作。
它负责选
择特定的存储单元，并控制存储器进行数据的读取和写入操作。
3. 存储器总线：存储器总线是连接存储器模块和存储器控制器的物理通道，用于传输控制信号和数据。
存储器总线的宽度决定了一次能读写的位数，通常以字节为单位。
总之，存储单元的硬件结构包括存储器模块、存储器控制器和存储器总线，它们协同工作来实现计算机对数据的存储和读写操作。
计算机系统虚拟存储基础知识
计算机系统虚拟存储基础知识计算机系统中，虚拟存储是一项重要的技术，用于解决内存不足的问题。
本文将介绍计算机系统虚拟存储的基础知识，并探讨其原理、优点以及在实际应用中的具体应用。
一、虚拟存储的定义与原理虚拟存储是一种计算机系统中的存储管理技术，它允许程序使用比实际内存容量更大的存储空间。
在虚拟存储中，物理内存被划分成固定大小的块称为页，而程序则被划分成同样大小的块称为页框或页面。
通过将物理内存中的页面映射到磁盘上的虚拟存储空间，操作系统可以在程序运行时动态地将其加载到内存中。
虚拟存储的原理基于页表，它记录了页面在磁盘上的位置以及在内存中的映射关系。
当程序访问某个页面时，操作系统会首先查找页表，如果发现该页面已经在内存中，则直接访问；如果该页面不在内存中，则操作系统会将其从磁盘上加载到内存，并更新页表。
通过这种机制，虚拟存储可以将磁盘上的数据作为辅助存储器，扩展实际内存的容量。
二、虚拟存储的优点1. 提高系统的可用性：虚拟存储允许程序使用比实际内存容量更大的存储空间，减少了内存耗尽导致系统崩溃的风险。
2. 简化程序设计：由于虚拟存储为每个程序提供了一块连续的内存空间，程序员无需关注底层内存管理，可以更加专注于程序的逻辑设计。
3. 提高内存利用率：虚拟存储可以根据程序的需要，动态地将页面加载到内存中，减少了内存空间的浪费。
三、虚拟存储的具体应用1. 多任务操作系统：虚拟存储使得多个程序可以同时运行，每个程序都有自己的虚拟地址空间，相互之间不会干扰。
2. 虚拟化技术：虚拟存储是实现虚拟化技术的基础，通过为每个虚拟机提供独立的虚拟地址空间，可以实现多个虚拟机在同一台物理机上同时运行。
3. 内存管理：虚拟存储使得操作系统可以更加高效地管理内存，包括页面置换、内存回收等操作。
四、虚拟存储的实现方式虚拟存储可以通过多种方式来实现，其中最常见的是分页式虚拟存储和分段式虚拟存储。
1. 分页式虚拟存储：将物理内存和虚拟内存都划分成固定大小的块（页），通过页表将这些块进行映射。
组成原理课件 - 虚拟存储器
速4.度在虚拟存储器中，当程序正在执行时，由（ ）完成地址映
射A、程序员
B、编译器
D.装入程序
D.操作系统
5.若某单片机的系统程序不允用户在执行时改变，则可以选用
（ ）作为存储芯片。
A、SRAM
B、flash
C.Cache
Memory D.辅助
存储器
6.程序访问的局限性是使用（
）依据。
A、缓冲
B、
3.段页式虚拟存储器
它是将存储空间按逻辑模块分成段，每段以分成若干个页，这 种访问通过一段表和若干个页表进行。段的长度必须是页长的 数倍，段的起点必须是某一页的起点。在段页式虚拟存储器中 ，拟地址被分为基号、段号、页号、页内地址在进行地址映象 时：先根据基号查找段基址表，从表中查出段表的起始地址， 然后用号从段表中查找该 段的页表的起始地址，然后根据段内 页号在页中查找该页在内存中的起始地址（实页号），同时判 断该段是否入内存，如果该段已装入内存，则从段表中取出实 页号，与页内址字段拼成被访问数据的物理地址。
谢谢
一、填空
1、Cache是指（
）。
2.虚拟存储器是建立在（ ）结构上, 用来解决（ ）的问题
3.将辅助存储器当作主存来使用，从而扩大程序可访问的存储空 间，这样的存储结构称为（ ）。
4、地址映象（射）用来确定（ ）地址和（ ）地址之间的逻辑 关系。
5.常用的地址映射方法有（ ）、（ ）、组相联映射三种。
2、在主存和CPU之间增加Cache的目的是
）。
（A、增加内存容量
B、解决CPU与内存之间的速度匹配问
C.提高内存的可靠性 题 D.增加内存空量，同时加快存取速
3.采用虚拟存储器的主要度目的是（
联想存储器虚拟存储器的分类介绍
联想存储器虚拟存储器的分类介绍虚拟存储器可以分为三类:页式、段式和段页式。
在页式虚拟存储器中通过把主存空间和程序空间都机械等分成固定大小的页(页面大小随机器而定，一般为4KB到4MB)，按页顺序编号，用相应的映像表机构来指明该程序的某页是否已经装入主存。
若已经装入主存，则应同时指明其在主存中所处的位置;如果未装入主存，则去辅存中调页，并建立起程序空间和实存空间的地址映像关系。
这样，程序执行时通过查映像表将程序地址(虚拟地址)变换成实际主存地址(物理地址)再访问主存。
此存储系统具有主存的速度和辅存的容量，提高了存储器系统的性能价格比。
CPU直接访问主存，主存与辅存之间的信息交换由操作系统和硬件来完成，这种把辅存看作是主存的一部分，以扩大主存容量的技术，称之为虚拟技术。
用虚拟技术设计的存储器，称为虚拟存储器。
这些主存与辅存之间实际存在的操作和辅助软、硬件，对应用程序设计者来讲是透明的。
但虚拟存储器对系统程序员来讲基本上是不透明的，只是某些部分(如虚拟地址到主存地址的变换)由于采用硬件实现才是透明的。
虚拟地址--又称逻辑地址，是指访问虚拟空间的地址。
由于指令中给出的地址码是按虚存空间来统一编址的，因此指令的地址码实际上是虚拟地址。
物理地址--是指访问主存空间的地址为了给用户提供更大的随机存取空间而采用的一种存储技术。
它将内存与外存结合使用，好像有一个容量极大的内存储器，工作速度接近于主存，每位成本又与辅存相近，在整机形成多层次存储系统。
虚拟存储器源出于英国ATLAS计算机的一级存储器概念。
这种系统的主存为16千字的磁芯存储器，但中央处理器可用20位逻辑地址对主存寻址。
到1970年，美国RCA公司研究成功虚拟存储器系统。
IBM公司于1972年在IBM370系统上全面采用了虚拟存储技术。
虚拟存储器已成为计算机系统中非常重要的部分。
虚拟存储器是由硬件和操作系统自动实现存储信息调度和管理的。
它的工作过程包括6个步骤:①中央处理器访问主存的逻辑地址分解成组号a和组内地址b，并对组号a 进行地址变换，即将逻辑组号a作为索引，查地址变换表，以确定该组信息是否存放在主存内。
虚拟存储器原理
虚拟存储器原理1. 概述虚拟存储器是一种操作系统提供的抽象概念，它将计算机的物理内存和磁盘空间结合起来，为应用程序提供了一个比实际物理内存更大的地址空间。
虚拟存储器的基本原理是通过将部分数据从内存转移到磁盘上，实现了对物理内存的扩展，并能够在需要时将数据重新调入内存。
虚拟存储器的出现解决了两个主要问题：一是应用程序通常需要比物理内存更大的地址空间，而物理内存受限；二是为了提高系统性能，操作系统可以将不常用的数据置换到磁盘上，以便为常用数据腾出更多的内存空间。
2. 分页机制虚拟存储器使用了分页机制来管理内存和磁盘空间。
在分页机制下，应用程序被划分为大小固定的页面（Page），同样大小的物理内存也被划分为页框（Page Frame）。
每个页面都有一个唯一的标识符，称为页号（Page Number），而每个页框也有一个唯一的标识符，称为页框号（Frame Number）。
当应用程序访问某个页面时，操作系统会通过页表（Page Table）将该页面映射到一个物理地址。
页表是一个数据结构，记录了每个页面对应的物理地址或磁盘上的位置。
当应用程序需要访问某个页面时，操作系统首先查找页表，如果该页面已经在物理内存中，则直接将对应的物理地址返回给应用程序；如果该页面不在物理内存中，则操作系统会将其从磁盘上调入内存，并更新页表。
分页机制的优点是简单、灵活且高效。
它可以将内存和磁盘空间划分为固定大小的块，从而方便管理和调度。
同时，由于每个页面的大小相同，使得操作系统可以更加高效地进行内存分配和回收。
3. 页面置换算法虚拟存储器中最重要的问题之一是如何选择哪些数据被置换到磁盘上。
一般来说，操作系统会根据一定的策略选择最适合置换的页面。
常见的页面置换算法有以下几种：3.1 先进先出（FIFO）先进先出算法是最简单和最直观的置换算法之一。
它按照页面进入内存的顺序进行置换，即最早进入内存的页面被置换出去。
这种算法的缺点是没有考虑页面的访问频率，可能会导致常用的页面被频繁置换出去。
《计算机存储与外设》1Cache存储器与虚拟存储器
《计算机存储与外设》1Cache存储器与虚拟存储器初读这本书，是2020年3，4⽉吧，以前学的⼤多数处理器，balabala的，虽然也有介绍储存器的，但总是不是很详细，主要还是关注cpu等计算部件或者总线等事物，就如同这本书中所写，⼈们往往可以很清楚的描述Intel处理器与AMD处理器的区别，但是对各种存储器却总是不甚熟悉。
寄存器是以与CPU相同的⽅法制备的，与CPU的时钟频率相同，且与CPU其他部分之间的数据通路都较短，此外，⽚上寄存器可以直接被CPU访问，⽽访问其他外部存储器都需要通过⼀个过程，包括存储器管理，地址翻译以及复杂的数据缓冲和控制机制。
Cache相当于位于内存和寄存器之间的缓冲区，这是实际存在的，硬件，计算机管理；⽽虚拟存储相当于内存和硬件之间的缓存机制，这并不实际存在，由操作系统管理。
Cache⼤家都⽐较熟悉，主要利⽤了访问的局部性原理（时间局部性与空间局部性）。
⼏种降低Cache失效率的⽅法1.代码层⾯，编写具有良好局部性的代码2.取指策略：如按需获取，预取，选择性获取。
按需获取在失效后调⼊所需块，这是⼀种最简单的选择。
预取策略预测未来的Cache需求（例如，如果没有缓冲块i+1,但访问块i时也调⼊第i+1块）。
实现预取算法有许多可能的⽅法，如选择性获取策略在主存储器的部分内容不能被缓存的情况下使⽤。
例如，在多处理器系统之中，由多个处理器共享的部分不应该被缓存，如果这些数据被缓存⽽处理器修改了存储器中的拷贝，Cache和存储器中的数据将不再保持⼀致。
3.多级Cache虚拟存储器和存储器管理这些概念在《深⼊理解计算机系统》和《操作系统》之中已有较为完备的介绍，在此只列下⼤概。
存储器管理是操作系统和硬件的切合点，它关注的是管理主存储器和磁盘，可以认为它是⼀种拓展的Cache技术。
虚拟存储空间是逻辑地址空间的同义词，编写程序中，我们不⽤考虑实际的物理地址，⽽是认为地址都是从0开始的即可，且可以编写超过主存的软件，给⽤户⼀个⽆穷⼤空间的错觉，这些是由操作系统帮助完成的。
操作系统虚拟存储器的概念
操作系统虚拟存储器的概念操作系统虚拟存储器是一个允许程序在其看来有连续的地址空间的内存抽象。
通过虚拟存储器，操作系统可以将程序分配给物理内存的不连续位置，从而实现更高效的内存管理和更大规模的程序执行。
本文将从概念、原理、实现等角度详细介绍操作系统虚拟存储器。
概念：操作系统虚拟存储器是一种内存管理技术，将程序的连续地址空间抽象为虚拟的连续地址空间，使得程序可以使用比实际物理内存更大的地址空间。
虚拟存储器的目标是提供每个进程一个私有的地址空间，用于存储其代码、数据和堆栈等。
在虚拟存储器中，每个进程看到的地址空间称为虚拟地址空间，而实际在内存中的地址空间称为物理地址空间。
原理：虚拟存储器的实现依赖于虚拟地址转换技术。
当程序访问虚拟地址时，操作系统将其翻译成物理地址，并检查翻译后的地址是否合法。
虚拟地址转换通常涉及到以下几个步骤：1. 页表管理：操作系统使用页表来维护虚拟地址和物理地址之间的映射关系。
页表包括多个页表项，每个页表项对应一段连续的虚拟地址和物理地址，用于记录其映射关系。
2. 分页机制：操作系统将虚拟地址和物理地址划分为固定大小的页，通常是4KB 或者8KB。
分页的大小是操作系统所支持的最小单位，也是整个虚拟存储器的基本块。
3. 地址转换：当程序访问虚拟地址时，操作系统通过查找页表找到对应的页表项，获取物理地址的高位部分和低位部分。
高位部分表示该虚拟地址所在的页，低位部分表示页内偏移量。
操作系统将高位部分与页表项中的基地址相加，再加上低位部分，就得到了对应的物理地址。
4. 内存访问权限控制：操作系统可以在页表中设置权限位，用于控制对于虚拟地址的访问权限。
常用的权限包括读取、写入和执行等。
实现：虚拟存储器的实现需要操作系统的支持，在现代操作系统中通常采用以下几种技术来实现虚拟存储器：1. 分段式虚拟存储器：将程序分为若干段，每个段对应一块连续的虚拟内存空间，可以动态加载和卸载不同的程序段，提高内存的利用率。
虚拟存储器word版
虚拟存储器虚拟存储器(Virtual Memory虚拟存储器(Virtual Memory)：在具有层次结构存储器的计算机系统中，自动实现部分装入和部分替换功能，能从逻辑上为用户提供一个比物理贮存容量大得多，可寻址的“主存储器”。
虚拟存储区的容量与物理主存大小无关，而受限于计算机的地址结构和可用磁盘容量。
作用虚拟内存的作用内存在计算机中的作用很大，电脑中所有运行的程序都需要经过内存来执行，如果执行的程序很大或很多，就会导致内存消耗殆尽。
为了解决这个问题，Window虚拟存储器s中运用了虚拟内存技术，即拿出一部分硬盘空间来充当内存使用，当内存占用完时，电脑就会自动调用硬盘来充当内存，以缓解内存的紧张。
举一个例子来说，如果电脑只有128MB 物理内存的话，当读取一个容量为200MB的文件时，就必须要用到比较大的虚拟内存，文件被内存读取之后就会先储存到虚拟内存，等待内存把文件全部储存到虚拟内存之后，跟着就会把虚拟内存里储存的文件释放到原来的安装目录里了。
编辑本段设置虚拟内存的设置对于虚拟内存主要设置两点，即内存大小和分页位置，内存大小就是设置虚拟内存最小为多少和最大为多少；而分页位置则是设置虚拟内存应使用那个分区中的硬盘空间虚拟存储器。
对于内存大小的设置，如何得到最小值和最大值呢？你可以通过下面的方法获得：选择“开始→程序→附件→系统工具→系统监视器”（如果系统工具中没有，可以通过“添加/删除程序”中的Windows安装程序进行安装）打开系统监视器，然后选择“编辑→添加项目”，在“类型”项中选择“内存管理程序”，在右侧的列表选择“交换文件大小”。
这样随着你的操作，会显示出交换文件值的波动情况，你可以把经常要使用到的程序打开，然后对它们进行使用，这时查看一下系统监视器中的表现值，由于用户每次使用电脑时的情况都不尽相同，因此，最好能够通过较长时间对交换文件进行监视来找出最符合您的交换文件的数值，这样才能保证系统性能稳定以及保持在最佳的状态。
虚拟存储器基本工作原理、多级存储体系
虚拟存储器基本工作原理、多级存储体系下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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Lecture 15 虚拟存储器ppt课件
2.内存容量非常有限，不可能将CPU执行程序过程中的所 有代码和数据装入内存，需要对主存进行扩充
3.一种扩充办法是增加内存容量，另一种扩充办法是借用 硬盘，这借来的部分可以视为虚拟的内存
4.CPU在执行程序时或访问数据时，提供的一个在全局“内 存”(含虚拟内存)上的地址，因为在CPU看来，这个扩充后 的内存是足够大的
存储器管理
段式管理 页式管理
页式虚拟存储器 段页式虚拟存储器
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段式管理
段是利用程序的模块化性质，按照程序的逻辑结构划分成的 多个相对独立的部分
按段调入物理空间 一般用段表来指明各段在主存中的位置，如图所示
程序逻辑空间 长度 实主存空间 地址
起始地址 装入位
段1 1K 段2 2K
定其在存储器的位置。
可编辑课件PPT
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虚拟存储器概述
3.主存—辅存层次与主存—Cache层次的比较
不同点
(1)主存—Cache存储器每次传递是定长的的信息块，长度只有几 十字节；而虚拟存储器信息块划分方案很多，有页、段等等， 长度均在几百字节至几百千字节左右。
(2)主存Cache存储器用来弥补主存和CPU之间的速度差距；而虚 拟存储器弥补主存的容量不足。
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段表
段5 2K
可编辑课件PPT
（a）
(b)
长度 1K 3K 2K
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段式管理
段式管理的特点
把主存按段分配 优点：段的分界与程序的自然分界相对应；段的
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虚拟存储器的基本构成
虚拟存储器是计算机系统中的一个重要组成部分，它扩展了计算机的存储容量，提高了系统的性能和可用性。
虚拟存储器由主存储器和辅助存储器两部分组成，通过一系列的管理机制，使得程序能够以透明的方式访问较大容量的存储空间。
1. 主存储器
主存储器是虚拟存储器的核心组成部分，也是计算机系统中最快的存储器。
它通常由DRAM（动态随机存取存储器）构成，用于存储当前正在执行的程序和数据。
主存储器通过地址总线和数据总线与CPU直接连接，可以快速地读写数据。
虚拟存储器通过将主存储器的地址空间划分为若干固定大小的页面（page）来管理主存储器的使用。
2. 辅助存储器
辅助存储器是虚拟存储器的扩展部分，它通常由硬盘、固态硬盘（SSD）等设备构成。
辅助存储器的容量远大于主存储器，用于存储不常用的程序和数据。
辅助存储器的读写速度较慢，但它具有持久性，数据不会因为断电而丢失。
虚拟存储器通过将辅助存储器的地址空间划分为若干固定大小的页面来管理辅助存储器的使用。
3. 页面表
页面表是虚拟存储器管理的关键数据结构，用于记录主存储器和辅
助存储器之间的映射关系。
每个页面表由多个页表项组成，每个页表项记录了一个页面在主存储器和辅助存储器中的对应位置。
当程序访问一个虚拟地址时，操作系统会通过页面表查找对应的物理地址，并将数据从主存储器或辅助存储器中读取出来。
4. 页面置换算法
由于主存储器的容量有限，当主存储器中的页面不足以存放所有正在运行的程序和数据时，就需要使用页面置换算法将部分页面从主存储器中换出到辅助存储器中。
常用的页面置换算法有最佳（OPT）、先进先出（FIFO）、最近未使用（LRU）等。
这些算法根据页面的访问模式和重要性来决定换出哪些页面，以保证系统的性能和可用性。
5. 页面调度算法
页面调度算法用于确定哪些页面应该被加载到主存储器中。
常用的页面调度算法有最低频率优先（LFU）、先进先出（FIFO）、最近最久未使用（LRU）等。
这些算法根据页面的访问频率和重要性来决定加载哪些页面，以提高程序的响应速度和系统的性能。
虚拟存储器的基本构成包括主存储器、辅助存储器、页面表、页面置换算法和页面调度算法。
它们共同工作，使得计算机系统能够有效地管理和利用存储资源，提高系统的性能和可用性。
虚拟存储器的设计和实现是操作系统领域的重要研究方向，它对于提高计算机系统的效率和可靠性具有重要意义。