局部性原理和虚拟内存

红太狼 2023-10-13 23:55 92阅读 0赞

### 局部性原理和虚拟内存 ###

*  1. 局部性原理
 *   *  两种形式
     *  局部性原理的意义
 *  2. 虚拟内存
 *   *  使用虚拟内存的目的
     *  虚拟内存的原理
     *  虚拟内存的好处
 *  3. 总结

# 1. 局部性原理 #

局部性原理（Principle of Locality）是计算机科学中的一个重要的概念，指的是程序执行过程中，数据和指令往往倾向于在短时间内多次访问一部分的地址空间，而不是随机地访问整个地址空间。

## 两种形式 ##

1.  **时间局部性**（Temporal Locality）：当程序访问了某个存储单元（如内存中的某个数据）后，很可能**在不久的将来再次访问相同的存储单元**。这表明程序具有重复访问相同数据的趋势。
2.  **空间局部性**（Spatial Locality）:当程序访问了某个存储单元后，**很可能在不久的将来访问其附近的存储单元**。这表明程序倾向于顺序地访问内存，使得紧邻的数据也被频繁地访问。

## 局部性原理的意义 ##

局部性原理对计算机体系结构和性能优化至关重要。处理器缓存、虚拟内存系统以及许多其他优化技术都依赖于局部性原理来提高程序执行效率。

# 2. 虚拟内存 #

虚拟内存是一种计算机操作系统的技术，它允许程序**使用比实际物理内存更大的虚拟地址空间**。

## 使用虚拟内存的目的 ##

虚拟内存的主要目的是提供更大的地址空间给每个进程，简化内存管理，并增加程序之间的隔离性。它通过将进程的虚拟地址空间映射到物理内存（RAM）或磁盘上的部分区域来实现。

## 虚拟内存的原理 ##

虚拟内存使用了局部性原理中的时间局部性概念。当程序访问某个虚拟地址空间的数据时，这些数往往会被加载到物理内存中的一页（通常是4KB大小的一页）中。

如果程序继续访问相邻的虚拟地址空间，这些数据页也会被加载到内存中。这样，当程序在未来再次访问同一虚拟地址时，数据已经在内存中，从而避免了频繁的磁盘读写操作，提高了系统的性能。

## 虚拟内存的好处 ##

虚拟内存的另一个好处是**允许多个进程同时运行，并相互隔离**，因为每个进程都有自己独立的虚拟地址空间。当进程之间切换时，操作系统会更新虚拟地址空间的映射，使得进程可以无缝地切换，并且不会相互干扰。

# 3. 总结 #

总结一下，局部性原理是指程序在短时间内倾向于多次访问一小部分地址空间的趋势，而虚拟内存利用时间局部性，允许程序使用比实际物理内存更大的虚拟地址空间，并通过映射和调度机制提高系统性能和进程间的隔离性。

发表评论取消回复

表情：

评论列表（有 0 条评论，92人围观）

还没有评论，来说两句吧...

相关阅读

相关物理内存和虚拟内存

物理内存，也称为实际内存或硬件内存，是计算机中实际安装的内存条的容量。它是指计算机用于存储数据和程序的硬件组件，包括随机访问存储器（RAM）和图形处理器（GPU）等。物理内存是

浅浅的花香味﹌/ 2024年03月16日 11:58/ 0 赞/ 61 阅读

相关局部性原理和虚拟内存

局部性原理和虚拟内存 1. 局部性原理两种形式局部性原理的意义 2. 虚拟内存使用虚拟内存的目的虚

红太狼/ 2023年10月13日 23:55/ 0 赞/ 93 阅读

相关 292-局部性和虚拟内存

局部性和虚拟内存虚拟内存的优点是很具有吸引力的，但这个方案切实可行吗？关于这一点曾经有过相当多的争论，但是众多操作系统中的经验已多次证明了虚拟内存的可行性。因此，基于分

╰+攻爆jí腚メ/ 2023年01月16日 03:23/ 0 赞/ 98 阅读

相关操作系统——虚拟内存

虚拟内存别称[虚拟存储器][Link 1]（Virtual Memory）。虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存（一个连续完整的

蔚落/ 2023年01月10日 14:32/ 0 赞/ 241 阅读

相关虚拟内存

https://github.com/wizardforcel/think-os-zh/blob/master/ch3.md?ref=myread 讲得非常不错第三章虚

太过爱你忘了你带给我的痛/ 2022年09月23日 03:38/ 0 赞/ 184 阅读

相关 CPU局部性原理

在 CPU 访问存储设备时，无论是存取数据抑或存取指令，都趋于聚集在一片连续的区域中，这就被称为局部性原理。时间局部性（ Temporal Locality ）：如果一

矫情吗；*/ 2022年09月14日 09:42/ 0 赞/ 145 阅读

相关 Java文件读写原理和虚拟内存

后面打算系统性的介绍下NIO和Netty的内容，因为这块内容也是每个程序员必须要掌握的内容，而在介绍NIO之前我们需要先了解下一些前置的知识 1.内核空间和用户空间

ゝ一世哀愁。/ 2022年04月24日 00:04/ 0 赞/ 148 阅读

相关笔记-虚拟内存

首先，所有应用程序对于硬件的所有操作都必须通过操作系统来完成。我们可以把操作系统理解为在硬件和应用程序之间插入的一层软件 ![在这里插入图片描述][watermark_

女爷i/ 2022年03月24日 18:16/ 0 赞/ 279 阅读

相关虚拟内存和真实内存

以前搞传奇2核4G内存的电脑。开这么多事2.7G左右。现在换了12G内存。反正到了4.27G了。这样就是真实的内存。速度是否快？ ![watermark_type_

比眉伴天荒/ 2022年03月18日 05:25/ 0 赞/ 259 阅读

相关 Java文件读写原理和虚拟内存

后面打算系统性的介绍下NIO和Netty的内容，因为这块内容也是每个程序员必须要掌握的内容，而在介绍NIO之前我们需要先了解下一些前置的知识 1.内核空间和用户空间

古城微笑少年丶/ 2021年12月04日 07:27/ 0 赞/ 186 阅读