虛擬機器概論(三)——引言

來源:互聯網
上載者:User

引言


虛擬機器的概念對於電腦世界來講並不算新,但是許多人並不知道或理解這個概念。如果你是一個典型的電腦使用者,並且通過Internet來瀏覽Web網頁,那麼你很可能在和一個虛擬機器互動,這個虛擬機器就是JAVA虛擬機器。現在,既然這個虛擬機器對大多數電腦使用者來說是透明的,你可能疑惑:為什麼要關心虛擬機器,對不對?

其實,在電腦世界,虛擬機器的概念經常被用來解決一些非常重要的問題。但是通常這


所有虛擬機器的這些用途,對於我們今天的計算來說都是非常重要的。




些對使用者來說是透明的,因為虛擬機器一般在使用者每天使用的程式和作業系統內部才會用到。虛擬機器所要解決的問題包括:通過分割硬體使許多程式共用同一個硬體,使軟體在多個作業系統之間是“可移植”的,以及在新的電腦上運行舊的軟體。所有虛擬機器的這些用途,對於我們今天的計算來說都是非常重要的。

隨著閱讀的深入,我們將向你展示虛擬機器是怎樣協助解決這些重要問題的,從而使你能夠理解為什麼虛擬機器會成為現代電腦的重要組成部分。

當我們嘗試著去解釋虛擬機器的概念時,首先必須要理解“虛擬”的概念。“虛擬”這個詞最早來源於光學,用於理解鏡子裡的物體。鏡子裡的物體是一個實際物理存在的影像,但它不是真正的物體。這意味著這個影像看起來和實際物體一模一樣,並且在同一個位置。現在,“虛擬”這個詞已經經過演化,用來描述任何真實物體的類比了,例如:虛擬記憶體,虛擬磁碟,和虛擬現實。我們在討論虛擬機器的時候,使用“虛擬”這個詞,是因為我們希望虛擬機器看起來和工作起來,都和真正的機器一模一樣。這意味著,虛擬機器並不是真正的機器,但是他能像真正的機器一模一樣地工作。

現在,在定義虛擬這個詞的時候,我們已經使用了“類比”這個詞。類比就




類比就是那些用來模仿其他事物的事物。




是那些用來模仿其他事物的事物。類比在現代應用中的一個非常好的例子,就是空軍和海軍飛行員的訓練。飛行員在飛行模擬器上接受訓練:基於電腦的機器,看起來就像是一個噴氣式飛機的駕駛艙。這種機器,使得駕駛員不用離開地面,就能感受到和駕駛一架真正的噴氣式飛機一樣的感覺,並看到同樣的東西。這個模擬器模仿了一切,從飛機的實際操作效能,到風和天氣條件對正在飛行的飛機的影響。基本上,模擬器使得飛行員在安全的地面,就能夠得到所有駕駛一架真正噴氣式飛機所能得到的熟練和感覺。


類比或者模仿另外一個事物的概念被引入到電腦系統的設計當中。儘管虛擬機器有許多化身,但是,從他最本質的層面講,一個虛擬機器是一個並不實際存在的機器的的表象。這當然最籠統,也是非常不清楚的定義。但是先和我們一起忍受一下。


現在,讓我們考慮一下一個機器最一般的概念。所有的機器,不管是電冰箱,錄影機,還是電腦,都有一個共同點:它們被設計用來完成一組特定的指令。這些指令組成一個指令集。任何一個機器的指令集,都可以被想象成一個裝有Lego(壘高拼裝玩具)的盒子。這些Lego被放在一起,組成一個整體。對於機器來講,這些Lego就是指令,他們被用來告訴機器做什麼,以及完成什麼任務。


對於虛擬機器來講,“虛擬”實際上就是指的這些指令集。虛擬機器有許多不同的類型,但是它們有一個共同的主題就是類比一個指令集的概念。每個虛擬機器都有一個使用者可以訪問的指令集。虛擬機器把這些虛擬指令“映射”到電腦的實際指令集。這種映射關係,如圖1.1所示:

 










在虛擬機器領域,主要有四種不同的思想流派。第一種以IBM虛擬機器模型為代表,它幾乎是一種一一映射。第二種流派由機器中每條指令和一個虛擬指令間的映射組成,它以Java虛擬機器為代表。UNIX虛擬機器模型和OSI虛擬機器模型代表著最後兩種模型。我們在後面會講到這些模型。這兩種模型直接映射一部分指令,而其它的指令則是對作業系統函數的直接調用。











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