虚拟内存的基本概念

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一、传统存储管理方式的特征、缺点

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• 一次性： 作业必须一次性全部装入内存后才能开始运行。这会造成两个问题：

1. 作业很大时，不能全部装入内存，导致大作业无法运行。
2. 当大量作业要求运行时，由于内存无法容纳所有作业，因此只有少量作业能运行，导致多道程序并发度下降。

• 驻留性： 一旦作业被装入内存，就会一直驻留在内存中，直至作业运行结束。事实上，在一个时间段内，只需要访问作业的一小部分数据即可正常运行，这就导致了内存中会驻留大量的、暂时用不到的数据，浪费了宝贵的内存资源。

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——回顾：局部性原理：

1. 时间局部性
2. 空间局部性
3. 高速缓存技术

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二、虚拟内存的定义和特征

（一）定义

基于局部性原理，在程序装入时，可以将程序中很快会用到的部分装入内存，暂时用不到的部分留在外存，就可以让程序开始执行。

在程序执行过程中，当所访问的信息不在内存时，由操作系统负责将所需信息从外存调入内存，然后继续执行程序。

若内存空间不够，由操作系统负责将内存中暂时用不到的信息换出到外存。

在操作系统的管理下，在用户看来似乎有一个比实际内存大得多的内存，这就是虚拟内存。

——理解：内存只有几G，但从用户的角度看来可以运行一个几十G的应用程序，仿佛就是把几十G完全装入到内存中，正是应用了虚拟内存技术。

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（二）特征

• 多次性： 无需在作业运行时一次性全部装入内存，而是允许被分成多次调入内存。
• 对换性： 在作业运行时无需一直常驻内存，而是允许在作业运行过程中，将作业换入、换出。
• 虚拟性： 从逻辑上扩充了内存的容量，使用户看到的内存容量，远大于实际的容量。

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三、虚拟内存技术的实现

虚拟内存技术，允许一个作业分多次调入内存。如果采用连续分配方式，会不方便实现。因此，虚拟内存的实现需要建立在离散分配的内存管理方式基础上。

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（与非连续分配存储管理一一对应）