虚拟存储技术：逻辑上扩展内存容量

"虚拟存储器的基本概念-luci简单教程" 虚拟存储器是一种计算机内存管理技术，它通过在物理内存和磁盘存储之间建立抽象层，使得程序可以使用比实际物理内存更大的地址空间，从而解决了内存容量不足的问题。这种技术允许操作系统在需要时将部分程序或数据从磁盘调入内存执行，当内存空间紧张时，会将不常使用的部分换出到磁盘上，形成一种逻辑上的内存扩展。 在描述中提到的两种情况是虚拟存储器被引入的主要原因： 1. 有些程序（作业）非常大，超过了可用内存的总量，导致无法一次性装入内存执行。虚拟存储器通过分页或分段机制，将程序分割成更小的部分，只加载必要的部分到内存，使得大程序也能运行。 2. 当有多任务并发运行时，内存可能不足以同时容纳所有作业。虚拟存储器允许操作系统根据需要在多个作业之间动态交换内存中的数据，使得多个作业可以交替执行，提高了系统的并发能力。 虚拟存储器的核心思想是"按需加载"，即只有当程序试图访问的数据当前不在内存中时，才会发生页面故障，操作系统会负责将相应的数据从磁盘读入内存。这种机制称为缺页中断，通过页表来跟踪内存和磁盘之间的数据位置。 在《计算机操作系统》（第三版）中，作者详细讨论了虚拟存储器的实现方式，包括连续和离散的存储管理方式，如分页和分段系统。分页是将内存和磁盘划分为固定大小的块，称为页，而分段则是按照程序的逻辑结构来划分，每段代表程序的一个逻辑单元。虚拟存储器结合这两种方式，提供了一种灵活且高效的内存管理策略。 此外，书中还提到了虚拟存储器的其他关键特性，如替换算法，用于决定何时将哪些页面从内存移出。这些算法包括最近最少使用（LRU）、最不经常使用（LFU）等。虚拟存储器的使用也涉及到缓存一致性问题，以及如何有效地进行地址转换，比如通过页表和硬件支持的快表（TLB）。 虚拟存储器技术的应用极大地提高了现代操作系统的性能和灵活性，使得用户可以在有限的物理内存条件下运行大型应用，同时还能支持多任务并行。它也是现代操作系统设计不可或缺的一部分，对于理解和优化系统性能至关重要。 虚拟存储器是一种逻辑上扩展内存的技术，通过按需加载和替换策略，解决了内存资源有限的问题，使得大程序和多任务环境下的操作系统运行更加高效。《计算机操作系统》一书对此有深入的讲解，适合计算机专业的学生和从业者学习研究。