虚拟存储器的工作原理

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解决方案1：

虚拟存储器的工作原理

虚拟存储器，又称虚拟内存，是指在具有层次结构存储器的计算机系统中，采用自动实现部分装入和部分对换功能，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”。它使用户逻辑存储器与物理存储器分离，是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。实现虚拟存储器的物质基础是二级存储器结构和动态地址转换机构。

虚拟存储器的工作原理主要包括以下步骤：

地址分解：

当处理器（CPU）访问主存时，它首先会访问一个逻辑地址。这个逻辑地址会被分解成两部分：组号a和组内地址b。

组号a用于索引地址变换表，以确定该组信息是否存放在主存内。

地址变换：

如果组号a对应的信息已经存放在主存内，那么系统会继续执行后续的存取操作。

如果组号a对应的信息不在主存内，那么系统会检查主存中是否有空闲区。如果没有空闲区，系统会将某个暂时不用的组调出送往辅存（通常是硬盘），以便将需要的信息调入主存。

信息调入：

从辅存中读出所需的信息组，并将其送到主存的空闲区。

将这个空闲的物理组号a和逻辑组号a登录在地址变换表中，以便后续访问时能够快速找到对应的信息。

物理地址获取：

通过地址变换表，系统可以读出与逻辑组号a对应的物理组号a。

结合组内地址b，系统可以得到完整的物理地址。

信息存取：

根据物理地址，系统可以从主存中存取必要的信息。

虚拟存储器的特点：

逻辑容量大：虚拟存储器的逻辑容量由内存容量和外存容量之和来决定，因此可以为用户提供一个非常大的地址空间。运行速度接近内存：虽然部分信息存储在辅存中，但由于系统的自动调度和管理，使得虚拟存储器的运行速度接近于内存速度。成本低：由于部分信息存储在辅存中，因此每位的成本接近于外存，远低于内存成本。

虚拟存储器的应用：

虚拟存储技术是一种性能非常优越的存储器管理技术，它被广泛地应用于大、中、小型和微型机器中。通过虚拟存储技术，系统可以更加高效地管理内存资源，提高系统的运行效率和稳定性。

图片展示：

这张图片展示了虚拟存储器的概念和工作原理。通过这张图片，我们可以更加直观地理解虚拟存储器是如何将用户地址空间和实际的存储空间区分开来，并为用户提供一个比物理主存容量大得多的可寻址空间的。

综上所述，虚拟存储器是一种非常重要的存储器管理技术，它通过自动实现部分装入和部分对换功能，为用户提供了一个比物理主存容量大得多的可寻址空间。同时，虚拟存储器还具有逻辑容量大、运行速度接近内存和成本低等优点，因此被广泛地应用于各种计算机系统中。