• 操作系统基本分段存储管理方式


    1、分段存储管理方式的引入

    ---- 引入分段存储管理方式,主要是为了满足用户和程序员的下述一系列需要:

    1)方便编程

    通常,用户把自己的作业按照逻辑关系划分为若干个段,每个段都是从0开始编址,并有自己的名字长度

    因此,希望要访问的逻辑地址是由段名(段号)和段内偏移量(段内地址)决定的。

    2)信息共享

    在实现对程序和数据的共享时,是以信息的逻辑单位为基础的。比如共享某个例程和函数,分页系统中的“页”只是存放信息的物理单位(块),

    并无完整的意义,不便于实现共享,然而段却是信息的逻辑单位

    3)信息保护

    信息保护同样是对信息的逻辑单位进行保护,因此,分段管理方式能更有效和方便的实现信息保护功能。

    4)动态增长

    在实际应用中,往往有些段,特别是数据段,在使用过程中会不断地增长,而事先又无法确切地知道数据段会增长到多大。前面的几种存储

    管理方式都难以应付这种动态增长的情况,分段存储管理方式能较好的解决这一问题。

    5)动态链接

    动态链接是指在作业运行之前,并不把几个目标程序段链接起来。要运行时,先将主程序所对应的目标程序装入内存并启动运行,当运行过程

    中又需要调用某段时,才将该段(目标程序)调入内存并进行链接。可见,动态链接也要求以段作为管理的单位。

    2、分段和段表

    ---- 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。每个段都有自己的名字,通常可用一个段号

    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

    地址空间分成多个段,是二维的

    ---- 在动态分区(可变分区)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装入内存中不同的分区中。为使程序能正常运行,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(“基址”)和段长(字节)。段表一般放在内存中。在配置了段表后,

    执行中的进程可通过查找段表找到每个段所对应的内存区。可见,段表是用于实现从逻辑段物理内存区的映射。

    3、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 段表长度TL。在进行地址变换时,

    系统将逻辑地址中的段号S(0~TL-1)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(段表的始址+段号x段表项的长度),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,则将该段的基址段内地址d

    相加,即可得到要访问的内存物理地址

    ---- 像分页系统一样,当段表放在内存中时,每当要访问一个数据,都需访问两次内存(第一次是得到物理地址,第二次是从地址中取数据),

    从而极大地降低了计算机的速率。解决方法是再增设一个联想存储器(TLB),用于保存最近常用的段表项。一般情况下是段比页大,因而

    段表项的数目比页表项的数目少,需要的TLB也相对较小,可以显著的减少存取数据的时间。

    4、分页和分段的主要区别

    ---- 分页和分段系统都采用离散分配方式,且都要通过地址映射机构来实现地址变换。但在概念上两者完全不同,主要表现在3个方面:

    -- 1)页是信息的物理单位,分页是为实现离散分配方式,消减外部碎片,提高内存的利用率。分页仅仅是由于系统管理的需要而不是用户的需要。

    段则是信息的逻辑单位,它含有一组其意义相对完整的信息。分段的目的是为了更好的满足用户的需要。

    -- 2)页的大小固定且由系统决定,由系统把逻辑地址划分为页号和页内地址两部分,是由机器硬件实现的,因而在系统中只能有一种大小的页面;

    段的长度不固定,决定于用户所编写的程序,通常由编译程序在对源程序进行编译时,根据信息的性质来划分。

    -- 3)分页的作业地址空间是一维的,即单一的线性地址空间,程序员只需利用一个记忆符,即可表示一个地址;而分段的作业地址空间是二维的

    程序员在标识一个地址时,既需给出段名,又需给出段内地址

    5、信息共享

    ---- 段的共享:即允许若干个进程共享一个或多个分段。

    ---- 可重入代码(Reentrant Code)又称为“纯代码”(Pure Code),是一种允许多个进程同时访问的代码。为使各个进程所执行的代码完全相同,

    绝对不允许可重入代码在执行中有任何改变。因此,可重入代码是一种不允许任何进程对它进行修改的代码

    ---- 但事实上,大多数代码在执行时都可能有些改变,例如,用于控制程序执行次数的变量以及指针、信号量及数组等。为此,在每个进程中,都必

    须配以局部数据区,把在执行中可能改变的部分拷贝到该数据区,这样,程序在执行时,只需对该数据区(属于该进程私有)中的内容进行修改,并

    不去改变共享的代码,这时的可共享代码即成为可重入码。

    转自:http://blog.csdn.net/dongyanxia1000/article/details/51787275

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Allen-rg/p/7185161.html
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