操作系统虚拟内存
1.为什么需要虚拟内存
需要虚拟内存的原因，即去掉的话会有什么问题（面对什么问题设计的虚拟内存）
- 直接使用物理内存的话那物理内存和cpu的寻址必须是一一匹配的（现在中间加一层即可以不许需要一一对应，比如i7使用48位虚拟地址（64位的其他位用来标识其他信息，如内核还有用户程序）和52位物理地址）,而且内存是稀缺的，比虚拟内存能表示范围一般要小，可以作为缓存使用
- 直接使用多进程可能会映射到同一位置
- 不方便管理
总结：
1）简化管理
2）内存保护
3）可以缓存高速访问
2.实现方式比较
了解实现方式，先对应基本的要求：
1）从内存访问保护来说：不内存越界、多进程能同时使用不会冲突
2）性能和管理来说：尽可能使用更小的空间、更快的查询、更方便的管理
了解了基本要求就可以看几种方式：
分段管理
分段是根据段表来进行管理，每个项需要记录三个信息
| Col1 | Col2 | Col3 |
|---|---|---|
| 段号 | 段长 | 段在主存地址 |
以上就能看出段的查找，地址在 段主存地址<addr<段主存地址+段长的地址就位于该段。
分段能满足上面基本的需求，但查找时还是稍慢，因为存在比较，优点就是上面要求，缺点会造成外部碎片。
分页管理
分页管理根据页表来进行，主要看48位（按4k分页）
| 前36位 | 后12位 |
|---|---|
| 虚拟页号vpn | 页内偏移vpo |
这样我能也能得到页表的基本寻址方式，首先由虚拟页号作为index找到实际的地址号，页内偏移由于都是由12位表示，所以ppo=vpo。页表也能满足我们的需求，不需要比较效率更好些，缺点就是会出现内部碎片。
由于页表更为普遍，下面专门介绍
3.多级页表
将页表分级，首先能想到搞个和剩余位数一样的最低级页表（2^36-1),很明显存在问题（太多了），根据程序的局部性和使用的页稀疏，那就用索引方式索引这些使用的页，就分为了四级：1.PGD（全局页表目录） 2.PUD（页上级目录） 3.PMT（页中间目录） 4.PTE（页表项）每级占用9位地址，这样就组成了每级512叉的树
4.寻址过程
寻址过程就是通过PGD找到PUD然后通过PUD找到PMD，然后PMD找到PTE，然后利用PTE对应的前36位和偏移地址找到物理地址。上述每级页目录查找分别使用VPN1，VPN2,VPN3和VPN4
