Щодо терміна віртуальна пам’ять існує певна плутанина, і насправді він стосується наступних двох дуже різних понять
- Використання сторінок диска для розширення концептуального обсягу фізичної пам’яті у комп’ютера - правильним терміном для цього є насправді підкачка
- Абстракція, що використовується різними ОС / ЦП, щоб створити ілюзію кожного процесу, що працює в окремому суміжному адресному просторі.
Місце обміну, OTOH, - це назва частини диска, яка використовується для зберігання додаткових сторінок оперативної пам'яті, коли вона не використовується.
Важливим усвідомленням є те, що перше є прозоро можливим завдяки апаратному забезпеченню та підтримці ОС останнього.
Для того, щоб краще зрозуміти все це, вам слід розглянути, як "Віртуальна пам'ять" (як у визначенні 2) підтримується процесором та ОС.
Припустимо, у вас є 32-бітний покажчик (64-бітні точки подібні, але використовуються дещо інші механізми). Після активації "Віртуальної пам'яті" процесор розглядає цей вказівник як три частини.
- Найвищі 10 бітів - це запис каталогу сторінки
- Наступні 10 бітів - це запис таблиці сторінок
- Останні 12 бітів складають зміщення сторінки
Тепер, коли центральний процесор намагається отримати доступ до вмісту вказівника, він спочатку звертається до таблиці Каталог сторінок - таблиці, що складається з 1024 записів (в архітектурі X86, на розташування яких вказує регістр CR3). 10-бітний запис каталогу сторінки - це індекс у цій таблиці, який вказує на фізичне розташування таблиці сторінок . Це, в свою чергу, ще одна таблиця з 1024 записів, кожна з яких є покажчиком у фізичній пам’яті та декількома важливими бітами управління. (До них ми повернемось пізніше). Як тільки сторінку знайдено, останні 12 бітів використовуються для пошуку адреси на цій сторінці.
Існує набагато більше деталей (TLB, великі сторінки, PAE, селектори, захист сторінок), але коротке пояснення вище описує суть речей.
Використовуючи цей механізм перекладу, ОС може використовувати різний набір фізичних сторінок для кожного процесу, що створює у кожного процесу ілюзію наявності всієї пам'яті для себе (оскільки кожен процес отримує свій власний каталог сторінок)
Поверх цієї віртуальної пам'яті ОС може також додати концепцію підкачки . Один із розглянутих раніше бітів управління дозволяє вказати, чи є запис "Присутнім". Якщо його немає, спроба отримати доступ до цього запису призведе до виключення Page Fault . ОС може захопити цей виняток і діяти відповідно. Таким чином, ОС, що підтримує обмін / підкачування, може вирішити завантажити сторінку з простору обміну , виправити таблиці перекладів, а потім знову надати доступ до пам'яті.
Тут поєднуються два терміни, ОС, що підтримує віртуальну пам’ять і підкачку, може дати процесам ілюзію наявності більшої пам’яті, ніж насправді, шляхом підкачки (обміну) сторінок в області обміну та поза нею.
Щодо вашого останнього запитання (чому, за його словами, 32-розрядний процесор обмежений 4 ГБ віртуальної пам'яті). Це стосується "віртуальної пам'яті" визначення 2 і є безпосереднім результатом розміру вказівника. Якщо центральний процесор може використовувати лише 32-бітові вказівники, у вас є лише 32-бітні для вираження різних адрес, це дає вам 2 ^ 32 = 4 Гб адресної пам'яті.
Сподіваюся, це робить речі дещо зрозумілішими.