虛擬存儲(chǔ)器，又有人叫虛擬內(nèi)存。很容易大家就會(huì)把它當(dāng)做硬件看待。
所以我們先給虛擬存儲(chǔ)器定性。
虛擬存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存管理的一種技術(shù)，它使得應(yīng)用程序認(rèn)為它擁有連續(xù)的可用的內(nèi)存（一個(gè)連續(xù)完整的地址空間），而實(shí)際上，它通常是被分隔成多個(gè)物理內(nèi)存碎片，還有部分暫時(shí)存儲(chǔ)在外部磁盤存儲(chǔ)器上，在需要時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
虛擬存儲(chǔ)器并不是硬件，而是一種技術(shù)。
那么它的作用是什么呢？上面的話說(shuō)的很抽象。但是通俗講就是虛擬出一塊內(nèi)存，簡(jiǎn)直就是無(wú)中生有。我們知道主存的大小不大，而且比較貴。所以有的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存不夠用的情況，這個(gè)時(shí)候虛擬內(nèi)存就起作用了。它把硬盤上劃出了一塊地方，用障眼法告訴CPU，這是內(nèi)存，你拿去用吧。
那這個(gè)時(shí)候我們就很好奇障眼法是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？它是怎么騙CPU的呢？
這個(gè)時(shí)候我們先講講內(nèi)存是怎么分配給程序的？
一般有兩種分配方式：
1.連續(xù)分配 2.非連續(xù)分配
1.連續(xù)分配管理（會(huì)出現(xiàn)碎片）：
①.單一連續(xù)分配
劃分成系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū) 只能用于單用戶單任務(wù)。
②.固定分區(qū)分配
劃分多分固定分區(qū)。 單個(gè)作業(yè)進(jìn)入單個(gè)分區(qū)，會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部碎片。
③.動(dòng)態(tài)分區(qū)分配
作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存時(shí)才劃分，大小剛好適應(yīng)，會(huì)出現(xiàn)外部碎片
那問(wèn)題來(lái)了，我們第一輪可以直接就分，很簡(jiǎn)單，但是有作業(yè)完成時(shí)釋放內(nèi)存后，就不是規(guī)則了，該怎么分配呢？于是就有了一下幾種算法
a.首次適應(yīng)算法（從頭到尾找，有合適的就動(dòng)態(tài)劃分）
b.循環(huán)首次適應(yīng)算法（不是每次都從頭開(kāi)始，而是從上次分配結(jié)束的地方開(kāi)始）
c.最佳適應(yīng)算法（按從小到大順序，找到了就用）
d.最壞適應(yīng)算法（按從大到小順序，找到了就用）
④.動(dòng)態(tài)重定位分區(qū)分配
基本跟動(dòng)態(tài)分區(qū)一致，區(qū)別就是在動(dòng)態(tài)分區(qū)上加了一個(gè)緊湊的功能，在運(yùn)用程序找不到足夠大的內(nèi)存使用的時(shí)候，把內(nèi)存緊湊后給應(yīng)用使用。
2.非連續(xù)分配管理：
①基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式
進(jìn)程：頁(yè)；內(nèi)存：頁(yè)框（塊）。
邏輯地址：頁(yè)號(hào)+頁(yè)偏移量
物理地址：內(nèi)存上真正的地址
頁(yè)表：邏輯地址和物理地址的映射表

這個(gè)時(shí)候有一個(gè)問(wèn)題，程序員關(guān)注的都是邏輯地址，那么CPU訪問(wèn)一個(gè)邏輯地址需要訪問(wèn)多次內(nèi)存呢？

答案是兩次，第一次先訪問(wèn)內(nèi)存的頁(yè)表，找出對(duì)應(yīng)的物理地址，再次訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的物理地址。我們也知道cpu速度比內(nèi)存速度快，所以訪問(wèn)內(nèi)存會(huì)降低cpu的利用率，那么怎么減少訪問(wèn)內(nèi)存的次數(shù)呢？

這個(gè)時(shí)候有一個(gè)概念：TLB 旁路翻譯緩存或者叫快表

作用是什么呢？TLB是在cpu上的緩存，只存放經(jīng)常用到的頁(yè)表。那么我們?cè)L問(wèn)的邏輯地址能夠在cpu的TLB上找到對(duì)應(yīng)的物理地址，那么我們只需要訪問(wèn)一次內(nèi)存就可以了 。那找不到怎么辦？
找不到這個(gè)時(shí)候就是另外的算法了。cpu會(huì)訪問(wèn)內(nèi)存，然后把這個(gè)頁(yè)表放到TLB里。這時(shí)候訪問(wèn)內(nèi)存的次數(shù)是2次。

頁(yè)的大小一般是固定的，是由系統(tǒng)決定的。一般是4K
②基本分段存儲(chǔ)管理方式
段：段內(nèi)是連續(xù)的，不同段間不要求連續(xù)。
邏輯地址：段號(hào)和段內(nèi)偏移量
跟頁(yè)不一樣的地方是：因?yàn)槎蔚拇笮〔灰粯?#xff0c;頁(yè)的大小是一樣的。
所以 分頁(yè)的地址空間就相當(dāng)于一個(gè)y=kx+b函數(shù)，兩個(gè)值就會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)物理地址。也就是說(shuō)是一維的（一條直線）。
但是段就沒(méi)有這么一個(gè)K（k不同）,所以找一個(gè)地址空間，就相當(dāng)于在一個(gè)平面上找，所以就是二維的。
段表
段可以共享。
③段頁(yè)式管理方式
頁(yè)式存儲(chǔ)管理能有效地提高內(nèi)存利用率，而分段存儲(chǔ)管理能反映程序的邏輯結(jié)構(gòu)并有利于段的共享。
分頁(yè)管理方式是從計(jì)算機(jī)的角度考慮設(shè)計(jì)的，以提高內(nèi)存的利用率，提升計(jì)算機(jī)的性能, 且分頁(yè)通過(guò)硬件機(jī)制實(shí)現(xiàn)，對(duì)用戶完全透明；而分段管理方式的提出則是考慮了用戶和程序員，以滿足方便編程、信息保護(hù)和共享、動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)及動(dòng)態(tài)鏈接等多方面的需要。

段頁(yè)式：段里再分頁(yè)。
邏輯地址：段號(hào) 頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)偏移量

講完這么多，我們回來(lái)講講障眼法把。
這里的障眼法就算配非連續(xù)分配管理方式。
CPU要用到某一個(gè)內(nèi)存空間時(shí)，看是否是在內(nèi)存上，如果是在內(nèi)存里，那么直接用。如果不是，而是在硬盤上，那么這個(gè)時(shí)候就需要把內(nèi)存勻出一塊，然后把硬盤的數(shù)據(jù)放進(jìn)去。然后CPU即能用了。
也許有人會(huì)問(wèn)？那么要是一直都不在內(nèi)存，那豈不是累死了，一直換。但是我們考慮到局部性原理進(jìn)行交換，就能減少交換數(shù)量。

那把內(nèi)存的哪部分跟硬盤數(shù)據(jù)交換呢？這個(gè)時(shí)候就有相關(guān)算法

頁(yè)面置換算法：
1.FIFO 2.LRU 3.LFU 4.CLOCK置換 5.第二次置換

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的41.虚拟存储器以及相关算法的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。