虛擬記憶體：詳細情形

4.4. 虛擬記憶體：詳細情形

首先我們要先介紹一個新概念：虛擬定址空間（virtual address space）。虛擬定址空間指的是應用程式會用到的最大定址空間。虛擬定址空間與系統架構有關，因為虛擬定址空間能用到幾個位元，是由架構所定義的。虛擬定址空間也與作業系統有關，因為它可能會在系統架構之上，加入額外的限制。

虛擬定址空間中的「虛擬」指的是可能會分給這應用程式的總空間，但「不是」安裝在系統中的實體記憶體，或應用程式任何時候可能用到的空間。

以我們剛剛的例子來說，虛擬定址空間為 15,000 位元組。

要製作虛擬記憶體，電腦系統需要有特別的記憶體管理硬體。這硬體通常被稱為記憶體管理單元（MMU，Memory Management Unit）。沒有 MMU 的話，當 CPU 存取記憶體時，實際的記憶體位址永遠不變 — 記憶體位址 123 永遠會在 RAM 的相同位置。

4.4. 虛擬記憶體：詳細情形

首先我們要先介紹一個新概念：虛擬定址空間（virtual address space）。虛擬定址空間指的是應用程式會用到的最大定址空間。虛擬定址空間與系統架構有關，因為虛擬定址空間能用到幾個位元，是由架構所定義的。虛擬定址空間也與作業系統有關，因為它可能會在系統架構之上，加入額外的限制。

虛擬定址空間中的「虛擬」指的是可能會分給這應用程式的總空間，但「不是」安裝在系統中的實體記憶體，或應用程式任何時候可能用到的空間。

以我們剛剛的例子來說，虛擬定址空間為 15,000 位元組。

要製作虛擬記憶體，電腦系統需要有特別的記憶體管理硬體。這硬體通常被稱為記憶體管理單元（MMU，Memory Management Unit）。沒有 MMU 的話，當 CPU 存取記憶體時，實際的記憶體位址永遠不變 — 記憶體位址 123 永遠會在 RAM 的相同位置。

不 過有了 MMU 之後，記憶體位址每次存取前，都會先轉譯過。這表示記憶體位址 123 可能一下會被轉到實際位址 82034，之後又被轉到 20468 去。這樣一來，為了追蹤虛擬到實體位置的轉譯過程，就必須監控成千上萬個記憶體位元組，造成極大的效能負荷。所以，MMU 會將記憶體切割成許多分頁（pages） — 連續的記憶體區段，每段的大小相同，並由 MMU 視為一個個獨立的個體。

紀錄這些分頁及分頁的位址轉譯過程聽起來像是多此一舉。但是，虛擬記憶體卻是非用不可的東西。基於這些原因，請想想以下一點。

還是以剛剛擁有 15,000 位元組虛擬定址空間的應用程式來看，假設應用程式的第一道指令就是存取位於位址 12374 的資料；但電腦所擁有的記憶體位址最多只到 12288，那會發生什麼事呢？

這種情況就叫做分頁錯誤（page fault）。