process - 虚拟内存和物理内存

Question

我正在从Abraham Silberschatz和Galvin撰写的名为“操作系统概念”的书中研究内存管理单元（MMU）的概念。尽管到第8章为止一切都很好，但我很快就从第9章开始了。

我不清楚我的虚拟内存是什么？另外，物理地址和逻辑地址现在似乎令人困惑？它（虚拟内存）是否真实存在？
根据我现在的理解，系统的RAM是我所谓的物理（或主）内存。我有8GB RAM和64位OS。因此，我的RAM可以容纳2 ^ 64-1个地址。这就是我所说的物理地址空间吗？另外，逻辑地址空间到底是什么？

每个进程都必须在主内存中才能执行，否则每个进程都位于硬盘上。我在硬盘上的代码指令所赋予的地址就是我所说的逻辑地址吗？而且，当将其加载到RAM中时，由于位置不固定，因此代码可以加载到任何地方，因此此处分配的地址（RAM）称为物理地址？我认为此映射称为逻辑物理地址映射。

现在，由于我的代码或进程的大小可能大于可用RAM的大小，因此需要使用虚拟内存。据我了解，这是给程序员一个观点，即他在系统上拥有无限可用的内存，这是一种抽象。从本质上讲，这是硬盘的一部分区域，RAM中的一些进程（很少使用）被交换出去。同时将所需的页面放入主存储器。是这样吗？那么，什么决定了硬盘上该区域的大小？而且，RAM很便宜，那么为什么我们需要这种机制？我们不能增加RAM大小而不是包括交换的开销吗？

我在网上进行了很多搜索，但没有找到这些术语的确切定义和区别。请帮忙！

谢谢

Answer 1

我不清楚我的虚拟内存是什么？另外，身体和
逻辑地址现在似乎令人困惑？是否（虚拟内存）
是否存在？


您可以阅读decent explanantion on Wikipedia about Virtual Memory。我不会在这里讨论整个事情。

是的，虚拟内存是真实存在的。它将程序使用的内存地址（称为虚拟地址）映射到计算机内存中的物理地址。流程或任务看到的主存储器显示为连续的地址空间或连续段的集合。

虚拟内存的主要好处包括：使应用程序不必管理共享的内存空间；由于内存隔离而提高了安全性；使用分页技术，从概念上讲，它使用的内存可能比实际可用的内存更多。

感谢David Schwartz帮助我改善了内容。仍然在嵌入式设备中，虚拟内存仅用于页面映射，这是其定义的原始目的。但是，现在在现代OS中，它采取了完全不同的形式。人们在分页/分段中利用了虚拟内存，因此交换是最重要的。

如今，额外的内存区域也称为交换区域或交换分区，通常保留给OS（Unix / Linux）用来在主内存中进行交换过程。 Windows具有用于实现相同目的的页面文件。


我有8GB RAM和64位OS。因此，我的RAM可以容纳2 ^ 64-1
地址。这就是我所说的物理地址空间吗？


您应该在这里谈论处理器，而不是操作系统或RAM。原则上，一个64位微处理器可以寻址16个EiB（16×2 ^ 60字节）的存储器。实际上，它还不止于此。该内存可以用作RAM。


另外，逻辑地址空间到底是什么？


Logical address space是一个地址空间，从执行应用程序的角度看，这些地址组成了项（内存单元，存储单元，网络主机）所在的地址。

由于地址转换器或映射功能的操作，逻辑地址可能与物理地址不同。在计算机存储器体系结构的情况下，这样的映射功能可以是CPU和存储器总线之间的存储器管理单元（MMU），或者硬件和互联网络协议之间的地址转换层，例如数据链路层。计算机网络系统中的（Internet协议）。

在支持虚拟内存的系统中，在尝试访问之前，实际上可能没有映射到逻辑地址的任何物理内存。该访问触发了操作系统的特殊功能，这些功能对MMU进行了重新编程，以将地址映射到某些物理内存，也许将该内存的旧内容写入磁盘，然后从磁盘中读取该新逻辑地址中应包含的内容。在这种情况下，逻辑地址可以被称为虚拟地址。


每个进程都必须在主内存中才能执行，否则
驻留在硬盘上。地址是否提供给我的说明
硬盘上的代码是我所谓的逻辑地址？什么时候
它被加载到RAM中，因为位置不固定，因此代码
可以加载到任何地方，这里分配的地址（i RAM）称为
物理地址？我认为此映射称为
逻辑-物理地址映射。


如今，几乎所有系统都支持虚拟内存（有一些例外）。因此，是的，当您的进程从RAM换出以使其他进程可以执行时，它们将分别保存在硬盘的保留部分（称为虚拟内存）中。而且，有一种虚拟内存寻址方案，您称之为逻辑地址。

页表用于将应用程序看到的虚拟地址转换为硬件用来处理指令的物理地址；这种处理这种特定转换的硬件通常称为内存管理单元。页表中的每个条目都有一个标志，指示相应的页是否在实存储器中。如果它在实内存中，则页面表条目将包含存储页面的实内存地址。


现在，因为我的代码或进程的大小可能大于
可用RAM，这里是虚拟内存的使用。据我了解，
这是给程序员一种观点，认为他有一个
系统上的无限可用内存量。基本上是
硬盘区域中一些来自RAM的进程（很少使用）是
换了出去。同时将所需的页面放入主页面
记忆。是这样吗？那是什么决定了这个区域的大小
磁盘？


与上述完全相同。而且，不同类型的OS会建议这种大小的保留硬盘空间（虚拟内存）。但是，通常将其定义为在Unix / Linux OS的不同分区（交换分区）上。与* nix的交换分区相比，Windows具有页面文件；尽管两者之间存在许多技术差异。这是特定于OS的，但概念几乎相同。在* nix系统中，我已经看到建议将交换分区的大小保持为系统中RAM大小的两倍。我对此无能为力，也许有人可以提出更多细节。


而且，RAM很便宜，那么为什么我们需要这种机制？
我们不能增加RAM大小，而不是包括
交换？


不，与RAM的成本相比，硬盘的价格仍然非常经济。另外，RAM昂贵，并且并非所有PC都可以升级以增加RAM。幸运的是，当内存不足时，增加虚拟内存是最佳选择。此外，Microsoft建议您将虚拟内存设置为计算机上RAM的不少于1.5倍且不超过RAM的3倍。 （Source of the last line）。