操作系統中的虛擬內存：它是什麼以及它是如何工作的

作為個人，我們總是在生活的不同領域中兼顧工作。 當我們在電腦上工作時也是如此。 我們一次加載多個應用程序或瀏覽器選項卡。

但是，RAM（存儲正在運行的應用程序的內存部分）是有限的。 因此，當 RAM 最終耗盡時，加載應用程序存在限制。 這就是計算機體系結構中的虛擬內存的用武之地。

它是任何操作系統的一個功能，其中一部分輔助內存被臨時視為額外的 RAM。 通過這種方式，虛擬內存可以彌補實際 RAM 的不足。

考慮到當今應用程序的複雜性和大小，虛擬內存非常重要。 讓我們討論一下虛擬內存是什麼，並更好地理解這個概念。

什麼是操作系統 (OS) 中的虛擬內存：概述

虛擬內存或虛擬 RAM 是一種由任何操作系統 (OS) 進行內存管理的機制，其中一部分輔助或易失性內存暫時被視為主內存。 它通過將最近未使用的數據從 RAM 交換到磁盤存儲（如硬盤驅動器或固態驅動器）來實現這一點。 當需要數據時，會將其複制回原始 RAM。

當 RAM 運行不足並且多個進程同時進行時，就會發生這種情況。 虛擬存儲使用戶能夠加載比實際可用的主內存更大的計算過程，因此它對大型程序有利。 操作系統還能夠在主存儲器中加載不同進程的不同部分，這是多任務處理所必需的。

但是，如果需要經常交換數據，您的計算機系統可能會變慢。 虛擬內存通常通過需求分割和需求分頁來實現。 需求分頁的知識對於解釋虛擬內存實現是必不可少的。

基本術語

• 程序：一組用於在計算機中執行任務的指令

• 進程：操作系統中的進程是用於順序執行程序代碼的任何活動。

• 線程：程序執行期間遵循的路徑。 操作系統具有多線程能力，可以最佳地管理一個用戶的多個請求。

• 頁：在操作系統中，內存被劃分為稱為頁的單元。 這些頁面用於存儲程序。

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什麼是按需分頁？

需求分頁是將計算過程中的所有頁面存儲在輔助內存中以進行虛擬內存管理的過程。 在實際需求之前很難預測哪些頁面應該是主內存的一部分，哪些頁面應該在虛擬內存下。 因此，沒有預先將頁面加載到主存儲器中。

在主存儲器中，當一個頁面最初被引用時，它將出現在輔助存儲器中。 要替換的頁面是通過不同的可用頁面替換算法確定的。 因此，該頁面稍後可能在主存儲器中可用，也可能不可用。

僅加載此時計算過程所需的頁面，並且根據需要或不希望的頁面錯誤發生時交換其他頁面。 虛擬內存通常是通過這種技術實現的。

解釋在操作系統中工作的虛擬內存

既然您知道操作系統中的虛擬內存是什麼，那麼讓我們也了解它的工作原理。

每當在進程執行過程中，主存不可供需要加載的程序使用時，操作系統（OS）就會自動騰出空間以頁面的形式存儲這些程序。

它通過將 RAM 中使用最少或引用最少的區域複製到輔助內存的一部分來實現此目的。 因此，您的虛擬內存由這些數據組成。

當需要某個部分或頁面時，將其加載到主存儲器中。 操作系統將具有定義數量的地址的內存劃分為交換文件或頁面文件。 它的內存管理單元在復制數據時將虛擬地址轉換為真實地址。

內存管理器跟踪物理內存和虛擬內存之間的所有轉換。 這樣，無法完全加載到物理內存中的進程也會被執行。

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例如，假設 RAM 上有 X MB 可用物理內存，但操作系統需要 Y MB 更多內存來存儲正在運行的程序。 然後，操作系統將設置 Y MB 的虛擬內存並對其進行尋址。 硬盤或 SSD 上的 Y MB 大小的文件將存儲額外的內存。 虛擬內存的大小取決於可用的磁盤存儲。

如果計算機體系結構中的虛擬內存開始不足，您可能需要增加頁面文件的大小或購買額外的 RAM。

如何管理操作系統中的虛擬內存？

虛擬內存由用作附加 RAM 的磁盤存儲組成。 可在操作系統中為進程和應用程序定義為虛擬內存的硬盤空間量由默認設置決定。

但是，如果您有多個依賴快速響應時間的硬盤或應用程序，您可以通過重置磁盤空間分配量在操作系統中手動進行虛擬內存管理。

對於那些想知道如何在手動重置中增加虛擬內存的人，您必須指定最大和最小驅動器空間量。 它必須是一個最佳範圍，以確保虛擬內存足以滿足您的系統需求。

檢查系統上的 RAM 大小以了解虛擬 RAM 的最佳範圍是多少。 虛擬內存的大小取決於為您的操作系統推薦的實際 RAM 值的時間。 例如，它是 Windows 操作系統中實際 RAM 大小的 1.5 到 3 倍。 但是，如果操作系統中的虛擬內存管理不能滿足您的要求，您應該考慮添加 RAM。

要了解如何更好地增加虛擬內存，讓我們以 Windows 操作系統為例。

要在 OS 中定義虛擬內存，步驟如下：

• 導航到開始 > 設置。
• 在搜索欄中，輸入性能
• 選擇調整 Windows 的外觀和性能。 將出現一個窗口。
• 選擇高級選項卡
• 在虛擬內存部分下，選擇更改。
• 在窗口中，取消選中自動管理所有驅動器的分頁文件大小框。
• 點擊自定義尺寸。
• 在初始大小和最大大小框中輸入值。
• 單擊確定以保存新的虛擬內存範圍定義。

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操作系統中的虛擬內存與物理內存

不與物理內存比較，虛擬內存的含義是不完整的。 當物理內存（RAM）被填滿時，作為輔助內存一部分的虛擬內存被操作系統使用。 兩種內存類型之間的一些主要區別是：

操作系統中虛擬內存的優勢

計算機中的虛擬內存有幾個好處。 虛擬內存管理中使用的技術也適用於需要更多資源而不是擁有更好性能的虛擬機。 此處討論了虛擬 RAM 的一些主要優點：

操作系統中虛擬內存的缺點

使用虛擬 RAM 也有一些缺點。 要了解虛擬 RAM 的有效性，您必須了解它們。

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結論

既然您知道操作系統中的虛擬內存是什麼，您就可以決定多任務處理的最佳方法。 在權衡系統的利弊之後，可以決定是否要購買額外的 RAM 或手動設置虛擬內存範圍。

常見問題

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