物理内存跟虚拟内存

时间：2018-11-09 11:31 来源：免费论文网

篇一：关于虚拟内存和物理内存及它们之间的映射

虚拟内存、物理内存以及他们之间的映射等相关知识

Windows 2000 使用基于分页机制的虚拟内存。每个进程有4GB的虚拟地址空间。基于分页机制，这4GB地址空间的一些部分被映射了物理内存，一些部分映射硬盘上的交换文件，一些部分什么也没有映射。程序中使用的都是4GB地址空间中的虚拟地址。而访问物理内存，需要使用物理地址。

下面我们看看什么是物理地址，什么是虚拟地址。

物理地址 (physical address): 放在寻址总线上的地址。放在寻址总线上，如果是读，电路根据这个地址每位的值就将相应地址的物理内存中的数据放到数据总线中传输。如果是写，电路根据这个地址每位的值就将相应地址的物理内存中放入数据总线上的内容。物理内存是以字节(8位)为单位编址的。

虚拟地址 (virtual address): 4G虚拟地址空间中的地址，程序中使用的都是虚拟地址。如果CPU寄存器中的分页标志位被设置，那么执行内存操作的机器指令时，CPU会自动根据页目录和页表中的信息，把虚拟地址转换成物理地址，完成该指令。比如 mov eax,004227b8h ，这是把地址004227b8h处的值赋给寄存器的汇编代码，004227b8这个地址就是虚拟址。CPU在执行这行代码时，发现寄存器中的分页标志位已经被设定，就自动完成虚拟地址到物理地址的转换，使用物理地址取出值，完成指令。对于Intel CPU 来说，分页标志位是寄存器CR0的第31位，为1表示使用分页，为0表示不使用分页。对于初始化之后的 Win2k 我们观察 CR0 ，发现第31位

为1。表明Win2k是使用分页的。使用了分页机制之后，4G的地址空间被分成了固定大小的页，每一页或者被映射到物理内存，或者被映射到硬盘上的交换文件中，或者没有映射任何东西。对于一般程序来说，4G的地址空间，只有一小部分映射了物理内存，大片大片的部分是没有映射任何东西。物理内存也被分页，来映射地址空间。对于32bit的Win2k，页的大小是4K字节。CPU用来把虚拟地址转换成物理地址的信息存放在叫做页目录和页表的结构里。物理内存分页，一个物理页的大小为4K字节，第0个物理页从物理地址 0x00000000 处开始。由于页的大小为4KB，就是0x1000字节，所以第1页从物理地址 0x00001000 处开始。第2页从物理地址 0x00002000 处开始。可以看到由于页的大小是4KB，所以只需要32bit的地址中高20bit来寻址物理页。页表，一个页表的大小为4K字节，放在一个物理页中。由1024个4字节的页表项组成。页表项的大小为4个字节(32bit)，所以一个页表中有1024个页表项。页表中的每一项的内容（每项4个字节,32bit）高20bit用来放一个物理页的物理地址，低12bit放着一些标志。页目录，一个页目录大小为4K字节，放在一个物理页中。由1024个4字节的页目录项组成。页目录项的大小为4个字节(32bit)，所以一个页目录中有1024个页目录项。页目录中的每一项的内容（每项4个字节）高20bit用来放一个页表（页表放在一个物理页中）的物理地址，低12bit放着一些标志。对于x86系统，页目录的物理地址放在CPU的CR3寄存器中。 CPU把虚拟地址转换成物理地址：一个虚拟地址，大小4个字节(32bit)，包含着

找到物理地址的信息，分为3个部分：第22位到第31位这10位（最高10位）是页目录中的索引，第12 位到第21位这10位是页表中的索引，第0位到第11位这12位（低12位）是页内偏移。对于一个要转换成物理地址的虚拟地址，CPU首先根据CR3中的值，找到页目录所在的物理页。然后根据虚拟地址的第22位到第31位这10位（最高的10bit)的值作为索引，找到相应的页目录项(PDE,page directory entry),页目录项中有这个虚拟地址所对应页表的物理地址。有了页表的物理地址，根据虚拟地址的第12位到第21位这10位的值作为索引，找到该页表中相应的页表项(PTE,page table entry),页表项中就有这个虚拟地址所对应物理页的物理地址。最后用虚拟地址的最低12位，也就是页内偏移，加上这个物理页的物理地址，就得到了该虚拟地址所对应的物理地址。一个页目录有1024项，虚拟地址最高的10bit刚好可以索引1024项（2的10次方等于1024）。一个页表也有1024项，虚拟地址中间部分的10bit，刚好索引1024项。虚拟地址最低的12bit（2的12次方等于4096），作为页内偏移，刚好可以索引4KB，也就是一个物理页中的每个字节。一个虚拟地址转换成物理地址的计算过程就是，处理器通过CR3找到当前页目录所在物理页，取虚拟地址的高10bit,然后把这10bit右移2bit（因为每个页目录项4个字节长，右移2bit相当于乘4）得到在该页中的地址，取出该地址处PDE（4个字节），就找到了该虚拟地址对应页表所在物理页，取虚拟地址第12位到第21位这10位，然后把这10bit右移2bit（因为每个页表项4个字节长，右移2bit相

当于乘4）得到在该页中的地址，取出该地址处的PTE（4个字节），就找到了该虚拟地址对应物理页的地址，最后加上 12bit的页内偏移得到了物理地址。 32bit的一个指针，可以寻址范围0x00000000-0xFFFFFFFF,4GB大小。也就是说一个32bit的指针可以寻址整个4GB地址空间的每一个字节。一个页表项负责4K的地址空间和物理内存的映射，一个页表1024项，也就是负责1024*4k=4M的地址空间的映射。一个页目录项，对应一个页表。一个页目录有1024项，也就对应着1024个页表，每个页表负责4M地址空间的映射。1024个页表负责1024*4M=4G的地址空间映射。一个进程有一个页目录。所以以页为单位，页目录和页表可以保证4G的地址空间中的每页和物理内存的映射。每个进程都有自己的4G地址空间，从 0x00000000-0xFFFFFFFF 。通过每个进程自己的一套页目录和页表来实现。由于每个进程有自己的页目录和页表，所以每个进程的地址空间映射的物理内存是不一样的。两个进程的同一个虚拟地址处（如果都有物理内存映射）的值一般是不同的，因为他们往往对应不同的物理页。 4G地址空间中低2G，0x00000000-0x7FFFFFFF 是用户地址空间，4G地址空间中高2G， 0x80000000-0xFFFFFFFF 是系统地址空间。访问系统地址空间需要程序有ring0的权限。

篇二：如何设置虚拟内存以及三大误区

内存在计算机中的作用至关重要，电脑中所有运行的程序都需要经过内存来执行，如果执行的程序很大或很多，就会导致内存消耗殆尽。为了解决这个问题，Windows运用了虚拟内存技术，将一部分硬盘空间来充当内存使用，虽然硬盘的运行速度不能与内存相比，可是容量却要比内存的容量高出许多。其作用在于可将一些读取到内存中却暂时不用的数据转移到虚拟内存中，这样便可释放出内存的空间，将有限的内存空间去继续存放未被读取的数据，以缓解内存的紧张。

网上有很多关于虚拟内存设置的教程和说明，这里我们要说的是设置虚拟内存最常见的三个错误，相信大家看后对虚拟内存的设置又会有不同的理解了。

错误1：虚拟内存不设置在系统盘，应该专门分出一个空白分区专门用来存储页面文件，不要再存放其它任何文件。

因为系统盘含有是系统文件和页面文件，是硬盘读写最频繁的分区，硬盘读写时最耗时的操作是什么呢？是磁头定位！而同一分区内的磁头定位无疑要比跨分区的远距离来回定位要节省时间！所以，虚拟内存设定在系统盘内的才是执行最快、效率最高的。

错误2：虚拟内存的最佳值为：最小值设置为物理内存的1.5倍，最大值设置为物理内存的3倍。

要根据实际使用情况来判断。如今随着内存的价格越来越便宜，特别是Win7系统普及后，所需的物理内存的容量比以往有了大幅增加，传统的虚拟内存设置方法已经不再适用！

一般512MB内存，根据实际使用内存占用，可以设虚拟内存为256-768MB(内存+虚拟内存之和一般比正常占用高256MB即可)。

1GB内存，根据实际使用内存占用情况，可以设虚拟内存为128-1024MB(内存+虚拟内存之和一般比正常占用高256-512MB即可)。平时正常占用为几百MB的人(占多数)，甚至可以禁用虚拟内存(有软件限制的可以设少量虚拟内存，如16-128MB)。

内存为2G及以上的，一般可以禁用虚拟内存(有软件限制的可以设少量虚拟内存，如16-128MB)。部分确实会使用大量内存的人，如玩大型3D游戏、制作大幅图片、3D建模等，并收到系统内存不足警告的，才需要酌情设定虚拟内存。

错误3：虚拟内存越大越好。

虚拟内存过大，既浪费了磁盘空间，又增加了磁头定位的时间，降低了系统执行效率，没有任何好处。正确设置可节省256MB-4G左右

空间(视内存大小)

如何设置虚拟内存？

右键属性我的电脑，然后点击【高级系统设置】。

系统属性窗口选择【高级】菜单，并点击【性能】选项中的【设置】。然后在弹出的性能选项窗口中点击【更改】。

选择驱动器(一般为C盘)，选择【自定义大小】即可手动修改虚拟内存的初始、最大值。

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篇三：物理内存与虚拟内存

物理内存与虚拟内存

组装电脑，内存是大家比较关注的电脑硬件，如今内存的价格与容量都比较大，内存目前2G也仅100元左右，内存知识方面我们常听说的“虚拟内存”和 “物理内存”是不能混为一谈的。下面我们主要从以下方面对电脑物理内存与虚拟内存之间的关系。

物理内存是真正的内存，在应用中顾名思义，物理上，真实的插在板子上的内存是多大就是多大了。看机器配置的时候，看的就是这个物理内存。

虚拟内存是为了满足系统对超出物理内存容量的需求时在外存（如硬盘）上开辟的存储空间。由于虚拟内存其实是放在外存上，因而与物理内存相比读写速度比较慢。那么虚拟内存有什么作用呢？

我们知道， 32位CPU，有32根地址线，那么它的寻址空间就是4GB。也就是说，如果没有其它的限制，我们的主板上最大可以安装4GB的物理内存。但是一般的机器是不会装那么多物理内存，而有时软件应用时所需内存确大大超过了物理内存，这怎么办？总不能不用那些程序了吧。OS就提出了一个虚拟内存的概念。就是进程、用户、不必考虑实际上物理内存的限制，而直接对 4GB的进程空间进行寻址。如果所寻址的数据实际上不在物理内存中，那就从“虚拟内存”中来获取。一般情况下，虚拟内存的大小，各个OS也进行了限制（比如linux的swap分区的大小，win下也可以调整虚拟内存文件的大小和位置）。所以，我们程序所能使用的存储空间大小就是：物理内存＋虚拟内存

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