有一个分页虚拟存储系统

虚拟存储是指计算机在主存储器容量不足时，能够通过对磁盘等外部存储设备上数据的虚拟调用来扩展主存储器容量的技术。分页虚拟存储是其中一种方法，它将主存分成大小相同的页，将磁盘也分成大小相同的页，通过管理磁盘与主存之间的数据传输，使得操作系统仍然可以使用处在磁盘上的大量数据而不受主存储器容量限制的影响。

为什么需要分页虚拟存储系统呢？主存储器的容量有限，而计算机运行所需要的数据和程序文件往往比较大。如果在主存放不下这么多数据，那么就需要一种方法来扩展主存储器的容量，这就是传说中的虚拟存储系统。然而，虚拟存储是一个相对比较复杂的设计，它包括分页存储系统、分段存储系统、页面置换算法、请求调页和页面替换等组成部分。分页虚拟存储系统采用了虚拟地址的方式来管理内存，所以可以将物理内存和硬盘共同使用，让程序破解内存的限制，可以加载所有程序需要的数据和指令。

分页虚拟存储系统需要实现虚拟地址与物理地址的映射关系，这个映射过程是由操作系统的内存管理单元(MMU)完成的。当CPU执行程序时，它提供的地址是虚拟地址，而实际的物理地址是由操作系统的内存管理单元(MMU)完成的转换。这样做的好处是，CPU内部只需要维护虚拟地址，而操作系统和硬件负责将虚拟地址转换为物理地址，这样就能够更好的控制内存的使用，提高内存的使用效率。

分页虚拟存储系统的页面置换算法是另外一个关键点。页面置换算法用于当主存储器中没有合适的页时，从进程中换出一些虚拟页到硬盘上，从而释放出主存储器空间。主流的页面置换算法有FIFO、OPT、LRU等。FIFO是将页按照抵达内存的先后顺序进行置换，OPT是将未来最久不使用的页置换出去，LRU是将最近最少使用的页置换出去。每种算法都有其优缺点，需要针对实际应用场景进行选择和调整。

请求调页机制是分页虚拟存储系统的第三个重要组成部分。它决定了哪些页进入主存储器，哪些页被交换出去。具体来讲，当一个程序需要一个不在内存中的页时，请求调页机制就会被启动。它会从磁盘上将这个页调入主存储器，然后执行CPU请求的操作。如果主存储器中没有可用的内存空间，就需要通过页面置换算法来释放内存空间，以便请求调页机制能够将新的页调入内存。

综上所述，分页虚拟存储系统是一种非常复杂的技术，它的设计考虑了许多方面的问题。分页虚拟存储系统可以扩展主存储器的容量，让程序不受主存储器容量限制的影响，从而加载所有需要的数据和指令。它需要实现虚拟地址和物理地址之间的映射关系，并使用页面置换算法来释放内存。请求调页机制确保了程序能够获取所需的页。