虚拟内存工作原理

虚拟内存是大多数台式计算机所用的操作系统中的一个常见组成部分。之所以如此，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，您将了解什么是虚拟内存，它在计算机中有什么作用，以及您应如何在自己的计算机中配置虚拟内存来优化性能。

如今大多数计算机都有512或1024兆字节（MB）的内存供中央处理器（CPU）使用（有关内存的详细介绍，请参见RAM的工作原理）。然而，大多数用户希望能同时运行所有需要的程序，而仅有这点内存是不够的。

我们需要更多的计算机内存！本文是探讨计算机存储器的系列文章之一，该系列还包括下列文章： 计算机存储器工作原理 随机存取存储器(RAM)的工作原理 只读存储器工作原理 闪存工作原理 高速缓存工作原理 BIOS工作原理

举例来说，如果您将操作系统、电子邮件程序、Web浏览器和游戏客户端同时加载到内存中，那么仅有512MB的RAM是无法运行所有这些程序的。若没有虚拟内存，那么当您把可用的内存都装满后，您的计算机就会告诉您：“对不起，您无法加载其他应用程序了。若要继续加载，请先关闭某个应用程序。”而有了虚拟内存技术，计算机就可以检查内存，找出最近未使用的内存区，并将它们的内容复制到硬盘上。这将释放内存中的空间，以加载新的应用程序。

由于这一复制过程是自动完成的，所以在进行过程中您甚至不会察觉。有了虚拟内存，计算机即使只安装了不多的内存，也会让人觉得它是无穷无尽的。因为硬盘空间比内存芯片便宜得多，所以这种方法还会带来不错的经济效益。

硬盘驱动器的读写速度大大低于内存，而且它采用的技术无法同时访问多个较小的数据块。如果您的系统过于依赖虚拟内存，您将会发现系统性能明显下降。关键在于，您应当有足够的内存来处理所有要同时使用的程序——只有当您切换任务时才会出现轻微的停顿现象，让您觉得虚拟内存有点慢。在这种情况下，虚拟内存的表现堪称完美。

如果不是这样，那么操作系统必须不断地在内存和硬盘之间来回地交换数据。这称为抖动，它会使计算机的速度慢得让人难以置信。

内存映像的硬盘区域称为页面文件。页面文件将内存分页放置在硬盘上，而操作系统则在页面文件和内存之间来回移动数据。在运行Windows的计算机上，页面文件的扩展名为.SWP。

以Windows98为例，它是一个典型的使用虚拟内存的操作系统。Windows98有一个智能化的虚拟内存管理器，它使用默认设置来帮助Windows按照需要为虚拟内存分配硬盘空间。在大多数情况下，默认设置都能满足您的需要，但有时您可能会希望手动配置虚拟内存，尤其是在您拥有多个物理硬盘驱动器，或运行对速度要求较高的应用程序时。

手动配置虚拟内存的方法是：打开“控制面板”窗口，然后双击“系统”图标，打开“系统”对话框窗口。请点击“性能”选项卡，然后单击“虚拟内存”按钮。

单击写着“用户自己指定虚拟内存设置”的选项，以激活其下的各个选项。单击“硬盘：”旁边的下拉列表，选择您要设置虚拟内存的那个硬盘驱动器。请记住，在您拥有的多个物理硬盘之间平均分配虚拟内存是一条很好的经验法则。

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在“最小值：”框中，输入所指定的硬盘上用作虚拟内存的最小空间数值。这个数值的单位是兆字节（MB）。对于“C:”驱动器，最小值应为2MB。“最大值：”可以设为任意数值，但最高上限可能是物理内存大小的两倍。

您为虚拟内存分配的硬盘空间大小是十分重要的。如果分配的空间过小，将会出现“内存不足”的错误。在您觉得自己需要继续增大虚拟内存的同时，可能会发现系统变得很慢，而且需要频繁地访问硬盘。在这种情况下，您应该考虑购买更多的内存，将虚拟内存和RAM的大小比例保持在2:1左右。某些应用程序在拥有大量虚拟内存时会有好的表现，但它们并不经常访问虚拟内存。在这种情况下，大页面文件会更适用。

改善虚拟内存性能的技巧之一（特别是需要大量虚拟内存时）是使它的最小值与最大值相等。这会强制操作系统在您启动计算机时分配一个完整的页面文件。这样，当程序运行时，页面文件将不会增大，从而使性能得以改善。许多视频类应用程序建议用户使用这一技巧，以避免在硬盘和磁带之间读写视频信息时出现停顿。

另一个影响虚拟内存性能的因素是页面文件的位置。如果您的系统中有多个物理硬盘驱动器（不是指多个盘符，而是指实际的驱动器），您可以在每个驱动器上生成较小的页面文件，将工作负载分散到这些驱动器上。对于所有大量使用虚拟内存的系统而言，这种简单的修改能显著提高它们的速度。

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