虚拟内存如何保持其效率？
How does virtual memory maintains its efficiency?
鉴于大量的miss penalty，为什么分页不会影响或降低程序性能？虚拟内存如何才能高效？
简短的回答是它确实会影响性能。
虚拟内存比主内存慢几个数量级。通常，它不会被注意到，因为如今许多机器都有大量内存，人们很少对他们的机器施加如此大的压力。请记住，VM 系统 ONLY 在机器用完物理内存时发挥作用。因此，一个已经休眠了一段时间的进程可能会将其整个地址 space 换出到磁盘，而一个需要更多内存的进程当前是 运行。这是由操作系统在后台完成的。因此，如果您在 Unix 上执行 ps（使用诸如 -ale 或 -ax 之类的选项，具体取决于您使用的是哪个 Unix）、top（也是 Unix），或者在 Windows 中查看任务管理器，那么通常有相当多的进程正在休眠或等待某个事件的发生。那些目标是换出内存以为实际上是 运行 的程序腾出空间。进行了一大堆优化，以尽可能无缝地实现这一点，而不会对感知性能产生太大影响（如果有的话）。
现在，当系统内存非常低且应用程序需要大量内存和多个 运行 进程时，以及系统开始在每次上下文切换（或大多数它们中的一个），那么你就会进入称为（如果我没记错的话）绝望寻呼 的情况。你可以很容易地识别这种情况，因为硬盘会开始磨（或抖动）并且机器会非常缓慢。
这是分页系统中大多数错误变得明显的地方，因为在这一点上，机器很可能会在一个或多个有问题的程序上掉核，遭受内核恐慌或蓝屏死亡（在 Windows 系统上）。这就是为什么显着提高任何机器性能的最简单、最便宜和最可靠的方法是添加内存。因为，你可以在内存中保存的东西越多，需要做的分页就越少。
另一个优化是将交换 space 或页面文件放置（或移动）到磁盘的物理外边缘，如果可能的话。硬盘驱动器以 3600、5400、7200、10K RPM 或更高的速度旋转（我曾经见过一个 14K RPM 的硬盘）。 RPM 是 angular 速度，数据密度是每平方英寸位数（或公制厘米）。现在硬盘驱动器的工作方式是，每个磁道的扇区数量可变，因此介质上的数据密度是恒定的。这样做的结果是，在一次旋转中，外侧磁道在磁头下传递的数据多于内侧磁道。因此，将分页文件放在外部轨道上将有助于提高系统分页性能，因为每单位时间您可以获得更多通过磁头的数据。
就其价值而言，根据我的经验，我唯一一次把机器的球撞到墙上是玩魔兽世界或 EvE Online 之类的游戏。在公司环境中，您的服务器的性能对分页非常敏感。如今，拥有 64GB 或更多 RAM 的大型且繁忙的 SQL 服务器并非闻所未闻。即使是我的 Sun Fire T2000 服务器也有 16GB 的内存，这比大多数机器都多，那是在 2007 年。
这绝不是一个完整的解释，但我希望这能回答您的问题。
鉴于大量的miss penalty，为什么分页不会影响或降低程序性能？虚拟内存如何才能高效？
简短的回答是它确实会影响性能。
虚拟内存比主内存慢几个数量级。通常，它不会被注意到，因为如今许多机器都有大量内存，人们很少对他们的机器施加如此大的压力。请记住，VM 系统 ONLY 在机器用完物理内存时发挥作用。因此，一个已经休眠了一段时间的进程可能会将其整个地址 space 换出到磁盘，而一个需要更多内存的进程当前是 运行。这是由操作系统在后台完成的。因此，如果您在 Unix 上执行 ps（使用诸如 -ale 或 -ax 之类的选项，具体取决于您使用的是哪个 Unix）、top（也是 Unix），或者在 Windows 中查看任务管理器，那么通常有相当多的进程正在休眠或等待某个事件的发生。那些目标是换出内存以为实际上是 运行 的程序腾出空间。进行了一大堆优化，以尽可能无缝地实现这一点，而不会对感知性能产生太大影响（如果有的话）。
现在，当系统内存非常低且应用程序需要大量内存和多个 运行 进程时，以及系统开始在每次上下文切换（或大多数它们中的一个），那么你就会进入称为（如果我没记错的话）绝望寻呼 的情况。你可以很容易地识别这种情况，因为硬盘会开始磨（或抖动）并且机器会非常缓慢。
这是分页系统中大多数错误变得明显的地方，因为在这一点上，机器很可能会在一个或多个有问题的程序上掉核，遭受内核恐慌或蓝屏死亡（在 Windows 系统上）。这就是为什么显着提高任何机器性能的最简单、最便宜和最可靠的方法是添加内存。因为，你可以在内存中保存的东西越多，需要做的分页就越少。
另一个优化是将交换 space 或页面文件放置（或移动）到磁盘的物理外边缘，如果可能的话。硬盘驱动器以 3600、5400、7200、10K RPM 或更高的速度旋转（我曾经见过一个 14K RPM 的硬盘）。 RPM 是 angular 速度，数据密度是每平方英寸位数（或公制厘米）。现在硬盘驱动器的工作方式是，每个磁道的扇区数量可变，因此介质上的数据密度是恒定的。这样做的结果是，在一次旋转中，外侧磁道在磁头下传递的数据多于内侧磁道。因此，将分页文件放在外部轨道上将有助于提高系统分页性能，因为每单位时间您可以获得更多通过磁头的数据。
就其价值而言，根据我的经验，我唯一一次把机器的球撞到墙上是玩魔兽世界或 EvE Online 之类的游戏。在公司环境中，您的服务器的性能对分页非常敏感。如今，拥有 64GB 或更多 RAM 的大型且繁忙的 SQL 服务器并非闻所未闻。即使是我的 Sun Fire T2000 服务器也有 16GB 的内存，这比大多数机器都多，那是在 2007 年。
这绝不是一个完整的解释，但我希望这能回答您的问题。