虚拟内存和按需分页
概念
虚拟内存是一种计算机操作系统的技术，将磁盘空间当做物理内存使用，使得程序能够使用比实际物理内存更大的地址空间。按需分页是虚拟内存的一种技术，将程序的内存分为固定大小的页面，只有在需要时才将其载入物理内存。
虚拟内存的作用
虚拟内存的作用有以下几个方面：
- 扩大可用的内存空间。虚拟内存可以将磁盘的空间当做物理内存使用，扩大了可用的内存空间，使得程序能够使用比实际物理内存更大的地址空间。
- 将内存映射到磁盘上。虚拟内存可以将物理内存中的内容映射到磁盘上，这样可以释放物理内存，以便其他程序使用，同时也可以保护程序的内存不被其他程序篡改。
- 允许多个程序共享内存。虚拟内存可以将多个程序共享同一块内存，这样不仅可以节省内存空间，还可以提高程序的运行效率。
按需分页的原理
按需分页的原理是将程序的内存分成固定大小的页面，只有在需要时才将其载入物理内存。具体来说，当程序需要访问某个页面时，操作系统会先检查该页面是否已经在物理内存中，如果已经在，则直接访问该页面；如果不在，则将该页面从磁盘读取到物理内存中，然后再访问。
按需分页可以减少程序的内存占用，因为只有在需要时才会将页面载入物理内存，其他时候则保存在磁盘上。这样可以让多个程序共享物理内存，并且减少了程序的运行开销。
按需分页的优缺点
按需分页的优点有以下几个方面：
- 节省内存空间。按需分页可以让程序只占用必要的内存空间，其他页面保存在磁盘上，这样可以节省内存空间。
- 提高程序的运行效率。按需分页可以让多个程序共享物理内存，这样可以提高程序的运行效率。
- 加快程序的启动速度。按需分页可以让程序只载入必要的页面，这样可以加快程序的启动速度。
按需分页的缺点有以下几个方面：
- 增加了磁盘访问次数。按需分页需要将页面从磁盘读取到物理内存中，这样会增加磁盘访问次数。
- 增加了页面调度的复杂性。按需分页需要按照某种策略来选择哪些页面载入物理内存，哪些页面保存在磁盘上，这样会增加页面调度的复杂性。
按需分页的实现方式
按需分页的实现方式有以下几种：
- 固定分页。固定分页是将程序的内存分成一定大小的页面，这些页面的大小是固定的，不会发生变化。这种方式的优点是简单易行，但是会造成内存浪费。
- 变长分页。变长分页是将程序的内存分成不同大小的页面，这些页面的大小是根据需求动态变化的。这种方式可以避免内存浪费，但是会增加页面调度的复杂性。
- 段式分页。段式分页是将程序的内存分成多个段，每个段再分成固定大小的页面。这种方式可以避免内存浪费，并且可以提高程序的运行效率。
结论
虚拟内存和按需分页是计算机操作系统中重要的技术，可以扩大可用的内存空间，提高程序的运行效率，节省内存空间等。按需分页是虚拟内存的一种实现方式，可以让程序只占用必要的内存空间，其他页面保存在磁盘上，这样可以节省内存空间，但是会增加磁盘访问次数和页面调度的复杂性。按需分页的实现方式有固定分页、变长分页和段式分页。
