虚拟内存的工作原理

作者:Jeff Tyson
virtual memory
看看这些硬盘! HollenderX2 / Getty Images

虚拟内存是大多数桌面电脑操作系统的常见组成部分。它之所以如此普遍,是因为它以极低的成本为用户提供了巨大的好处。

在本文中,您将确切了解什么是虚拟内存、您的计算机如何使用它以及如何在您自己的机器上配置它以实现最佳性能。

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如今的大多数计算机都拥有大约 32 或 64 兆字节的 RAM 供CPU使用(有关 RAM 的详细信息,请参阅RAM 的工作原理)。不幸的是,这点 RAM 不足以运行大多数用户期望同时运行的所有程序。

例如,如果您同时将操作系统电子邮件程序、网页浏览器和文字处理器加载到 RAM 中,32 兆字节不足以容纳所有这些。如果没有虚拟内存,那么一旦您用完可用的 RAM,您的计算机就不得不说:“抱歉,您无法加载更多应用程序。请关闭另一个应用程序以加载新的。”有了虚拟内存,计算机可以做的是查看 RAM 中最近未使用的区域,并将它们复制到硬盘上。这释放了 RAM 中的空间以加载新的应用程序。

因为这种复制是自动发生的,您甚至不知道它正在发生,它让您的计算机感觉拥有无限的 RAM 空间,即使它只安装了 32 兆字节。由于硬盘空间比 RAM 芯片便宜得多,它还具有良好的经济效益。

硬盘的读写速度远低于 RAM,而且硬盘的技术不适合一次访问少量数据。如果您的系统过于依赖虚拟内存,您会注意到性能显著下降。关键是拥有足够的 RAM 来同时处理您倾向于处理的所有内容——这样,您“感觉”到虚拟内存缓慢的唯一时候是切换任务时稍作停顿。如果是这种情况,虚拟内存是完美的。

如果不是这种情况,操作系统必须不断地在 RAM 和硬盘之间来回交换信息。这被称为颠簸(或抖动),它会使您的计算机感觉极其缓慢。

存储 RAM 映像的硬盘区域称为页面文件。它在硬盘上保存 RAM 的页面,操作系统在页面文件和 RAM 之间来回移动数据。在 Windows 机器上,页面文件具有 .SWP 扩展名。

接下来,我们将看看如何配置计算机上的虚拟内存。

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配置虚拟内存

Windows 98 是一个典型的带有虚拟内存的操作系统的例子。Windows 98 有一个智能的虚拟内存管理器,它使用默认设置来帮助 Windows 根据需要分配硬盘空间用于虚拟内存。在大多数情况下,这应该能满足您的需求,但您可能希望手动配置虚拟内存,特别是如果您有多个物理硬盘驱动器或对速度要求严格的应用程序。

为此,打开“控制面板”窗口,双击“系统”图标。系统对话框窗口将打开。单击“性能”选项卡,然后单击“虚拟内存”按钮。

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单击“让我指定自己的虚拟内存设置”选项。这将激活该语句下方的选项。单击“硬盘:”旁边的下拉列表,选择您希望为其配置虚拟内存的硬盘。请记住,一个好的经验法则是将虚拟内存平均分配到您拥有的物理硬盘上。

在“最小值:”框中,输入您希望用于指定硬盘上的虚拟内存的最小硬盘空间量。数量以兆字节为单位。对于“C:”驱动器,最小值应为2 兆字节。“最大值:”可以是你喜欢的任何数字,但一个可能的上限是物理 RAM 空间的两倍。Windows 的默认值通常是比您计算机中物理 RAM 量多 12 兆字节。要使新设置生效,请关闭对话框并重新启动计算机。

您为虚拟内存分配的硬盘空间量很重要。如果分配太少,您将收到“内存不足”错误。如果您发现需要不断增加虚拟内存的大小,您可能还会发现您的系统运行缓慢并不断访问硬盘。在这种情况下,您应该考虑购买更多 RAM,以保持 RAM 和虚拟内存之间的比例约为 2:1。有些应用程序喜欢拥有大量的虚拟内存空间,但访问它不多。在这种情况下,大型页面文件运行良好。

一个可以提高虚拟内存性能的技巧(特别是在需要大量虚拟内存时)是将虚拟内存文件的最小和最大大小设置为相同。这会强制操作系统在您启动机器时分配整个页面文件。这可以防止页面文件在程序运行时增长,从而提高性能。许多视频应用程序推荐此技术,以避免在硬盘和磁带之间读写视频信息时出现暂停。

虚拟内存性能的另一个因素是页面文件的位置。如果您的系统有多个物理硬盘(不是多个驱动器盘符,而是实际的硬盘),您可以通过在每个驱动器上创建更小的页面文件来分散工作。这个简单的修改将显著加速任何大量使用虚拟内存的系统。

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常见问题

虚拟内存和 RAM 是一回事吗?
不是。RAM 是一种易失性内存,意味着它在计算机通电时保存数据。虚拟内存是一种非易失性内存,意味着即使计算机断电,它也能存储数据。
什么是虚拟内存?
虚拟内存是一种内存管理技术,操作系统使用它来为用户提供大量的内存。这项技术允许用户拥有比计算机物理可用内存更大的内存量。

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