Linux操作系统段式存储管理、 段页式存储管理

1、段式存储管理

1.1分段

• 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，每个段在内存中占连续空间，但各段之间可以不相邻。

• 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。

1.2段表

• 每一个程序设置一个段表，放在内存,属于进程的现场信息

1.3地址变换

1.4段的保护

• 越界中断处理

1.进程在执行过程中，有时需要扩大分段，如数据段。由于要访问的地址超出原有的段长，所以发越界中断。操作系统处理中断时 ，首先判断该段的“扩充位”，如可扩充，则增加段的长度；否则按出错处理

• 缺段中断处理

1. 检查内存中是否有足够的空闲空间
   ①若有，则装入该段，修改有关数据结构，中断返回
   ②若没有，检查内存中空闲区的总和是否满足要求，是则应采用紧缩技术，转 ① ；否则，淘汰一（些）段，转①

1.5段的动态连接

1. 为何要进行段的动态链接？
2. 大型程序由若干程序段，若干数据段组成
3. 进程的某些程序段在进程运行期间可能根本不用
4. 互斥执行的程序段没有必要同时驻留内存
5. 有些程序段执行一次后不再用到
6. 静态链接花费时间，浪费空间

• 在一个程序运行开始时，只将主程序段装配好并调入主存。其它各段的装配是在主程序段运行过程中逐步进行的。每当需要调用一个新段时，再将这个新段装配好，并与主程序段连接。
  页式存储管理：难以完成动态链接，其逻辑地址是一维的

1.6信息的保护与共享

• 这里主要与页式存储管理进行一下对比。
• 分段比分页更容易实现信息的共享和保护。

• 纯代码举例：比如，有一个代码段只是简单的输出“Hello World!”。

1.7页式系统与段式系统的对比

• 补充：
• 段长是可变的，页的大小是固定的。

1. 分段存储：段内地址W字段溢出将产生越界中断。
2. 分页存储：段内地址W字段溢出会自动加入到页号中。

1.8总结

2、段页式存储管理

2.1分页、分段的有缺点分析

2.2基本思想

• 用户程序划分：按段式划分（对用户来讲，按段的逻辑关系进行划分；对系统讲，按页划分每一段）
• 逻辑地址：

• 内存划分：按页式存储管理方案
• 内存分配：以页为单位进行分配

2.3逻辑地址结构

2.4段表页表

2.5地址转换

2.6评价

• 优点：

1. 保留了分段和请求分页存储管理的全部优点
2. 提供了虚存空间，能更有效利用主存

• 缺点：

1. 增加了硬件成本

2. 系统复杂度较大

2.7总结

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