虛擬化是一個廣義的術語，在計算機方面通常是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行。虛擬化技術可以擴大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。CPU的虛擬化技術可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個平臺同(tong)時(shi)運(yun)行多(duo)個操作系統，并且應用(yong)程(cheng)序都(dou)可以(yi)在相互(hu)(hu)獨立的空間內運(yun)行而互(hu)(hu)不影響，從而顯著(zhu)提(ti)高計算機的工作效率。
虛擬化技術與多任務以及超線程技術是完全不同的。多任務是指在一個操作系統中多個程序同時并行運行，而在虛擬化技術中，則可以同時運行多個操作系統，而且每一個操作系統中都有多個程序運行，每一個操作系統都運行在一個虛擬的CPU或者(zhe)是虛擬主機上；而超線(xian)程(cheng)技術只是單CPU模(mo)擬(ni)雙CPU來(lai)平(ping)衡程(cheng)序運(yun)行性能，這兩(liang)個模擬出來(lai)的CPU是不能(neng)分離的，只能(neng)協(xie)同工作。
虛擬化技術也與VMware Workstation等同樣能(neng)達(da)到虛(xu)擬(ni)效果的(de)(de)軟件(jian)(jian)不同，是一(yi)個巨大(da)的(de)(de)技術進步，具(ju)體表現在減少軟件(jian)(jian)虛(xu)擬(ni)機(ji)相關(guan)開銷和支(zhi)持更廣泛(fan)的(de)(de)操作系統方面。
純軟件虛擬化解決方案存在很多限制。“客戶”操作系統很多情況下是通過VMM(Virtual Machine Monitor，虛(xu)擬機(ji)監(jian)視器）來與(yu)硬(ying)件(jian)進行通(tong)信，由(you)VMM來決定(ding)其(qi)對(dui)系統(tong)上所有虛擬機的訪問。在純軟件虛擬化解(jie)決方案中，VMM在軟件(jian)套件(jian)中的位(wei)(wei)置是傳(chuan)統意(yi)義上(shang)操作系(xi)統所(suo)處的位(wei)(wei)置，而虛擬(ni)化(hua)技(ji)術將各種資源虛擬(ni)出多臺主機(ji)操作系(xi)統的位(wei)(wei)置是傳(chuan)統意(yi)義上(shang)應用程序所(suo)處的位(wei)(wei)置。
虛擬化技術是一套解決方案。完整的情況需要CPU、主板芯(xin)片組、BIOS和軟件的支持，例如VMM軟件(jian)或者某(mou)些操作(zuo)系(xi)統本身。即(ji)使只是(shi)CPU支(zhi)持虛擬化(hua)技術，在配合VMM的軟件情況(kuang)下，也(ye)會(hui)比(bi)完全不(bu)支(zhi)持虛(xu)擬化技術的系統(tong)有(you)更好的性(xing)能。
兩大CPU巨頭Intel和AMD都想(xiang)方設法在虛(xu)擬化領域(yu)中占(zhan)得(de)先機，但是AMD的虛擬化技術(shu)在(zai)時(shi)間上要比Intel落(luo)后幾個月。Intel自2005年末開始便在其處理器(qi)產(chan)品線中(zhong)推廣應(ying)用(yong)Intel Virtualization Technology(Intel VT）虛擬(ni)化技術。
而AMD方面也(ye)已經發布了支持AMD Virtualization Technology(AMD VT）虛擬化(hua)技術的一(yi)系列處(chu)理器產(chan)品，包括Socket S1接口(kou)的Turion 64 X2系列以及(ji)Socket AM2接口的Athlon 64 X2系列(lie)和(he)Athlon 64 FX系列等等，并且絕大(da)多數的(de)AMD下(xia)一代主流(liu)處理器，包(bao)括即將(jiang)發布的Socket F接口的Opteron都將支持AMD VT虛擬(ni)化技術。
虛擬機是對真實計算環境的抽象和模擬，VMM 需要(yao)為每個虛(xu)擬機(ji)分配一套(tao)數據結構來管理(li)(li)它們(men)狀(zhuang)態，包括(kuo)虛(xu)擬處(chu)理(li)(li)器的(de)全(quan)套(tao)寄存器，物理(li)(li)內存的(de)使用情況，虛(xu)擬設備的(de)狀(zhuang)態等(deng)等(deng)。VMM 調度虛擬機時(shi)，將其部分狀(zhuang)態(tai)恢(hui)復到主機系統中。并非所有的(de)狀(zhuang)態(tai)都(dou)需(xu)要恢(hui)復，例如主機 CR3 寄存(cun)器中存(cun)放的(de)是 VMM 設置的(de)頁(ye)表物理地址(zhi)，而不是(shi) Guest OS 設置的值。主(zhu)機處理器直接運行 Guest OS 的機器指令，由于 Guest OS運行在低(di)特(te)權級別，當(dang)訪問主機(ji)系統的特(te)權狀態（如(ru)寫 GDT寄存器）時(shi)，權限不足(zu)導致主機處理器產(chan)生(sheng)異常(chang)，將運(yun)行權自動交(jiao)還(huan)給 VMM。此外，外部中斷的到來也會導致 VMM 的運行。
VMM 可(ke)能需要先(xian)將 該虛擬機的當前狀態(tai)(tai)寫回到狀態(tai)(tai)數據結構中，分析虛擬機被(bei)掛起的原(yuan)因，然后代表(biao) Guest OS 執行相應的特權操作。最簡單(dan)的情況，如Guest OS 對 CR3 寄存器的修(xiu)改，只需要更新虛擬機的狀態數據結構即可。一般而言，大部分(fen)情況下，VMM 需(xu)要(yao)經過復(fu)雜的(de)流程(cheng)才(cai)能完成原本簡單的(de)操作。最后 VMM 將運行(xing)權(quan)還(huan)給 Guest OS，Guest OS 從上次被中(zhong)斷(duan)的地(di)方繼續(xu)執行，或處(chu)理 VMM “塞”入的虛(xu)擬中斷和異常。這種經典的虛(xu)擬機(ji)運行方式被稱為 Trap-And-Emulate，虛擬(ni)機(ji)對于 Guest OS 完(wan)全透明，Guest OS 不需要任何修改，但是 VMM 的(de)設計會比較復雜，系統整體性能受到明顯(xian)的(de)損(sun)害。
