【操作系统】内存管理-基本分段管理方式

引入分段存储管理方式的目的:

主要是为了满足用户(程序员)在编程和使用上多方面的要求。

在分段存储管理方式中,作业的地址空间被划分为若干个段,每个段定义了一组逻辑信息

例如,有主程序段MAIN、子程序段X、数据段D及栈段S等(如下段表图)。每个段都有自己的名字。为了实现简单起见,通常可用一个段号来代替段名,每个段都从0开始编址,并采用一段连续的地址空间。段的长度由相应的逻辑信息组的长度决定,因而各段长度不等。整个作业的地址空间由于是分成多个段,因而是二维的,亦即,其逻辑地址由段号(段名)和段内地址所组成。

【操作系统】内存管理-基本分段管理方式_第1张图片


段表

在前面所介绍的动态分区分配方式中,系统为整个进程分配一个连续的内存空间。而在分段式存储管理系统中,则是为每个分段分配一个连续的分区,而进程中的各个段可以离散地移入内存中不同的分区中。为利用段表实现地址映射使程序能正常运行,亦即,能从物理内存中找出每个逻辑段所对应的位置,应像分页系统那样,在系统中为每个进程建立一张段映射表,简称“段表”。每个段在表中占有一个表项,其中记录了该段在内存中的起始地址(又称为“基址”)和段的长度,如下图所示。段表可以存放在一组寄存器中,这样有利于提高地址转换速度,但更常见的是将段表放在内存中。


【操作系统】内存管理-基本分段管理方式_第2张图片

地址变换机构


为了实现从进程的逻辑地址到物理地址的变换功能,在系统中设置了段表寄存器,用于存放段表始址和段表长度TL。在进行地址变换时,系统将逻辑地址中的段号与段表长度TL进行比较。若S>TL,表示段号太大,是访问越界,于是产生越界中断信号;若未越界,则根据段表的始址和该段的段号,计算出该段对应段表项的位置,从中读出该段在内存的起始地址,然后,再检查段内地址d是否超过该段的段长SL。若超过,即d>SL,同样发出越界中断信号;若未越界,则将该段的基址d与段内地址相加,即可得到要访问的内存物理地址。
下图示出了分段系统的地址变换过程。
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像分页系统一样,当段表放在内存中时,每要访问一个数据,都须访问两次内存,从而极大地降低了计算机的速率。解决的方法也和分页系统类似,再增设一个联想存储器用于保存最近常用的段表项。由于一般情况是段比页大,因而段表项的数目比页表项的数目少,其所需的联想存储器也相对较小,便可以显著地减少存取数据的时间,比起没有地址变换的常规存储器的存取速度来仅慢约10%~15%。







本文由Cout_Sev 搜集整理并修改

自《计算机操作系统(第三版)》(西安电子科技大学出版社),

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