分段存储管理

与“分页”最大的区别就是――离散分配时所分配地址空间的基本单位不同

分段存储 - 图1

分段原理

进程的地址空间:按照程序自身的逻辑关系划分为若干个段,每个段都有一个段名(在低级语言中,程序员使用段名来编程),每段从0开始编址
内存分配规则:以段为单位进行分配,每个段在内存中占据连续空间,但各段之间可以不相邻。

分段存储 - 图2

分段系统的逻辑地址结构由段号(段名)和段内地址(段内偏移量)所组成。

分段存储 - 图3

分段中每段不是相等的。

段表

  1. 每个段对应一个段表项,其中记录了该段在内存中的起始位置(又称“基址”)和段的长度。
  2. 各个段表项的长度是相同的。例如:某系统按字节寻址,采用分段存储管理,逻辑地址结构为(段号16位,段内地址16位),因此用16位即可表示最大段长。物理内存大小为4GB(可用32位表示整个物理内存地址空间)。因此,可以让每个段表项占16+32=48位,即6B。由于段表项长度相同,因此段号可以是隐含的,不占存储空间。存放的起始地址为M,则K号段对应的段表项存放的地址为M+K*6

分段存储 - 图4

地址变换

分段存储 - 图5

过程如下:

分段存储 - 图6

注意在第四步,分段需要判断是否越界,因为分段的每段的大小不相等。

分段和分页管理的区别

单位不同

  • 页是信息的物理单位。分页的主要目的是为了实现离散分配,提高内存利用率。分页仅仅是系统管理上的需要,完全是系统行为,对用户是不可见的。
  • 段是信息的逻辑单位。分段的主要目的是更好地满足用户需求。一个段通常包含着一组属于一个逻辑模块的信息。分段对用户是可见的,用户编程时需要显式地给出段名。

页的大小固定且由系统决定。段的长度却不固定,决定于用户编写的程序。

页的进程地址空间

  • 分页的用户进程地址空间是一维的,程序员只需给出一个记忆符即可表示一个地址。
  • 分段的用户进程地址空间是二维的,程序员在标识一个地址时,既要给出段名,也要给出段内地址。

分段存储 - 图7

共享和保护

分段比分页更容易实现信息的共享和保护。

不能被修改的代码称为纯代码或可重入代码(不属于临界资源),这样的代码是可以共享的。可修改的代码是不能共享的(比如,有一个代码段中有很多变量,各进程并发地同时访问可能造成数据不一致)

分段存储 - 图8

分段存储 - 图9