操作系统 分段管理

一、分段式存储管理的引入：
1、信息共享问题：没有在逻辑上划分程序，有时在一个页面中会包含毫不相关的两段代码，使得信息共享不方便。
2、动态链接问题：一个大的程序可能包含数百、数千个程序模块构成，很多用户希望在程序执行过程中装入、动态连接所需模块，降低对内存需求，提高装载效率，而分区管理和页式管理只能采用静态链接。

二、基本思想

• 把程序按内容或过程(函数)关系分成段，每段有自己的名字，每个段一个地址空间
• 在装入内存后，每个段占用一片连续的存储区域，而各段之间可以不连续，可按段进行存储共享和保护。
• 分段存储方式给用户提供了更方便灵活的程序设计环境。
• 段式管理可将那些经常访问的段驻留内存，而把那些在将来一段时间内不被访问的段放入外存，待需要时自动调入的方法实现二维虚拟存储器，较好地支持虚拟存储器

三、地址规划

• 给各个段安排一个从0开始的编号，各段内的每个单元（指令或数据）都有一个相对于该段起始地址的偏离值。
• 逻辑地址要用两个成分来表示： 段号s和段内地址d。 即 在分段存储情况下， 作业的逻辑地址空间是二维的（每个段包含一部分的地址空间，又标识了逻辑关系）

四、内存分配
以段为单位进行分配，给每一个段分配一个连续的内存分区，各个分区的大小是对应段大小来决定的（这个对应的是虚拟地址）

五、段管理（段表）

• 每个段在段表中占有一项。 段表项中一般应包含以下内容： 段号、 段的长度、 段在内存中的起始地址（又称“基址”）等。
• 段表实现了从虚拟地址到物理地址的映射
  
  
  六、地址映射
• 首先段号和控制寄存器中的段表长度比较，看是否越界，越界产生中断信号，执行中断程序
• 段号+段表起始（控制寄存器中）=对应表项的位置，从这个位置读取这个段在内存中的起始地址（在下面的例子中，是读取到8k=8192这个起始地址）
• 检查段内地址（也就是位偏移量的数值，这里是100）会不会超过段长（这里是500），如果超过就中断，执行中断程序
• 没有越界，基址+位偏移量（段内地址）=物理地址（这里是100+8k=8292）
• 我个人理解就是段号2在内存中已经分配了长度为500的内存（也就是8192-8692中的部分），然后实际上我们需要的只是从8292开始的那个。
  

七、总结分段存储管理的碎片问题

• 结论：分段管理是会产生外部碎片，但是不会产生内部碎片
  • 这个其实和动态分区很类似，就是程序员指明分段之后，内存会给程序段分配刚好能够满足程序段需求的内存大小，这样当然不会产生内部碎片，但是会产生外部碎片