段页式存储管理

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1、操作系统第十讲段式存储管理段页式存储管理覆盖技术与交换技术四、段式存储管理方案1.基本思想用户程序划分按程序自身的逻辑关系划分为若干个程序段，每个程序段都有一个段名，且有一个段号。段号从0开始，每一段也从0开始编址，段内地址是连续的逻辑地址段号段内地址....................0.S工作区段[B]主程序段[M]0.E.P子程序段[X]0K.CALL[X][E].CALL[Y][F].CALL[A]116.0.F.L子程序段[Y]0116N.12345数组[A]K3200P1500L6000N8000S5000操作系统AB0N0SMXY逻辑段号00K01P02L3

2、4作业1的地址空间10003200500060008000PKSLN主存长度段地址.01234基本思想（续）内存划分内存空间被动态的划分为若干个长度不相同的区域，称为物理段，每个物理段由起始地址和长度确定内存分配以段为单位分配内存，每一个段在内存中占据连续空间（内存随机分割，需要多少分配多少），但各段之间可以不连续存放2.管理段表记录了段号，段的首（地）址和长度之间的关系每一个程序设置一个段表，放在内存系统区属于进程的现场信息结合所学的分区和页式管理方式，请设计如何实现段式管理？段表的项目：逻辑段号物理段起始地址（段首址）物理段长度段首址段长度58K20K100K110K26

3、0K140K段号012管理（续）空闲块管理空闲块表内存分配算法（三种）思考：与可变分区存储管理方案的相同点与不同点？3.硬件支持系统设置一对寄存器段表始址寄存器：用于保存正在运行进程的段表的始址段表长度寄存器：用于保存正在运行进程的段表的长度相联存储器——快表快表项目：段号；段始址；段长度；标识（状态）位；访问位（淘汰位）分段系统的地址变换过程lbSlb...段表快表物理地址段表始址寄存器Cb+逻辑地址段号S段内地址d地址越界d>=1比较比较d>=1地址映射及存储保护机制S>=Cl地址越界地址越界b+d段表长度寄存器Cl比较结合前面学过的存储管理模式，试分析：段式存储管理系

4、统中是如何实现存储保护的？段式管理的存储保护主要有两种。一种是地址越界保护法，另一种是存取方式控制保护法。具体的措施有：1)利用段表及段长来实现段的保护，防止程序执行的时地址越界2）存取权限保护法，在段表中设有“存取权”一项，可对程序的访问权限进行各种必要的限制3）存取保护键保护：由于I/O通道对存储器的访问是不通过段表的，因此有的机器还采用存储保护键来保护试分析：如何实现多个作业对一个信息段的共享？如果多个用户进程或作业需要共享某段程序或者数据，可以使用不同的段名，在各自的段表中填入已在内存中的共享段的地址，并设置适当的读写控制权，就可以做到共享一个内存段的信息。有关信息

5、共享分段系统的一个突出优点，是易于实现段的共享，即允许若干个进程共享一个或多个分段，且对段的保护也十分简单易行。在分页系统中，虽然也能实现程序和数据的共享，但远不如分段系统来得方便。我们通过一个例子来说明这个问题。例如，有一个多用户系统，可同时接纳40个用户，他们都执行一个文本编辑程序(TextEditor)。如果文本编辑程序有160KB的代码和另外40KB的数据区，则总共需有8MB的内存空间来支持40个用户。如果160KB的代码是可重入的(Reentrant)，则无论是在分页系统还是在分段系统中，该代码都能被共享，在内存中只需保留一份文本编辑程序的副本，此时所需的内存空间仅

6、为1760KB(40×40+160)，而不是8000KB。假定每个页面的大小为4KB，那么，160KB的代码将占用40个页面，数据区占10个页面。为实现代码的共享，应在每个进程的页表中都建立40个页表项，它们的物理块号都是21#～60#。在每个进程的页表中，还须为自己的数据区建立页表项，它们的物理块号分别是61#～70#、71#～80#、81#～90#，…，等等。分页系统中共享editor的示意图分段系统中共享editor的示意图09年考研真题一个分段存储管理系统中，地址长度为32位，其中段号占8位，则段长最大A．2的8次方字节B.2的16次方字节C.2的24次方字节D.2的

7、32次方字节段式管理的优缺点分段是支持用户内存观点的一种内存管理模式优点：便于动态申请内存管理和使用统一化便于共享和保护√便于动态链接缺点有碎片问题五、段页式存储管理方案1.产生背景结合页式段式优点，克服二者的缺点满足程序和信息的逻辑分段要求，反映了程序的逻辑结构，有利于短的动态增长，充分实现共享和保护段式存储管理：等分内存，有效克服碎片，提高了存储器的利用率页式存储管理：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）基于上一页的理论，试描述段页式