最新操作系统原理-第4章-存储-段式存储教学讲义ppt课件.ppt

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1、操作系统原理-第4章-存储管理-段式存储管理4.4基本分段存储管理方式固定分区动态分区分页存储管理提高内存利用率知识回忆分段存储管理引入原因满足用户(程序员)在编程和使用上多方面的需要方便编程分段共享分段保护动态链接动态增长4.4.1分段存储管理方式的引入2段表：为了实现段的逻辑地址到物理地址的转换，必须为每个进程建立一个段表，用于记录各段的内存分配信息。段号段长基址030K40K120K80K215K120K310K150K段表示意图段表的存储和隶属关系：存储：段表一般存放在内存中，由段表始址和段表长度唯一确定；归属：每个进程拥有一个段表；并在进程PCB记录段表的始址和段表长

2、度；目的：实现段的地址映射。段表实现地址映射示意图3地址变换地址变换机构：段地址变换机构由段表、段表寄存器、物理地址寄存器等硬件设施以及相关软件组成；段表寄存器：存放段表始址和段表长度；地址变换过程如下图所示：段表寄存器段表始址段表长度TL≤2100段号S位移量W+越界中断段号段长始址01231k6005002006k4k8k9200+8292主存物理地址逻辑地址段表段式系统地址变换过程示意图8kW<5008k+10082928691not段地址变换过程描述从段逻辑地址寄存器中取得段号S和段内位移量W；将S与段表寄存器中的段表长度TL比较，若S≥TL，越界异常处理；否则，根据段

3、表始址和段号在段表中查找段号为S的表项，得到该段的内存空间首地址；把段首地址与段内位移相加，形成内存地址送入物理地址寄存器中，并以此地址访问内存取出指令或数据。地址变换特点：同页式地址变换一样，在段地址变换过程中，也有两次访问内存的问题。为了加快访问内存的速度，也可采用联想存储器组成快表。4分页和分段的比较相同点：离散分配方式；不同点如下：段是依据程序的逻辑结构划分的，页是按线性地址空间顺序分割的；分段中程序地址空间是二维的，分页中程序地址空间是一维的；段是面向用户的（用户决定），页对用户是透明的；段长由用户决定，且各段的大小一般不相等（最大长度限制）；面页长是由系统决定的，各

4、页的长度必须相等；段的共享比页的共享更容易；论点：分段技术中信息共享比分页技术中的信息共享更方便有效。信息共享举例：有一多用户系统，可同时接纳40个用户，他们都执行一个文本编辑程序（TextEditor）。假设文本编辑程序有160KB的指令代码和另外40KB的数据区。假设文本编辑程序代码是可重入的，试以分页和分段存储管理方式探讨文本编辑程序的共享问题。假设分页系统页的大小为4K。具体见下图。4.4.3信息共享分页系统中共享Editor示意图0139404901394049分段系统中共享editor的示意图0101共享节省的内存空间分析非共享时，每一进程需要分配160+40=20

5、0KB，而40个进程需要200*40=8000KB；分页存储管理方式共享Editor时，40个进程需要内存空间为：40*40+160=1760KB；每个进程的页表长度为50；分段共享存储管理方式共享Editor时，40个进程需要内存空间约为：40*40+160=1760KB；但每个进程的段表长度为2。段页式存储管理方式是将分段存储管理方式与分页存储管理方式相结合而形成的一种存储管理方式；段页式存储管理方式具有分段和分页方式的共同优点；基本原理：先将用户程序分成若干段，每个段有其段名/号；然后再将每个段分成若干页，段内各页顺序编号（从0开始相对编号）；举例：一作业由三个程序段，按

6、照段页式划分地址空间如下图4.4.4段页式存储管理方式段页式作业地址空间和地址结构示意图改为：页内地址页面大小为4KB2.段页式存储管理系统地址变换过程段页式地址变换机构：每一进程拥有段表（置于内存）；各段拥有自己的一个段内页表（置于内存）；段表寄存器；物理地址寄存器等；段表与段内页表的组成：段表由段表项组成、段内页表由页表项组成，所含字段如下图所示；从段表、页表实现地址映射的结构示意图段号状态页表大小页表始址0111213041页号状态存储块#0111213041操作系统主存页表段表段表大小段表始址段表寄存器段页式系统地址变换过程具体变换过程（如下图所示）：①从逻辑地址中取得

7、段号S，并与段表寄存器中的段表长度TL比较，若S>=TL，越界处理；否则，由段表寄存器中的段表始址访问段表，并找到本段的段表项；②由段表项指定的本段页表起始地址访问本段的页表，并根据逻辑地址的页号找到本页所在的存储块；③然后，由块号与页内地址（偏移）构成实际的物理地址；④最后根据物理地址获取实际信息数据。注意：在段页式存储系统中，获取一条指令或数据需要访问三次内存：段表、页表和实际数据。段页式系统中的地址变换机构与过程示意图逻辑地址(注意：是二维的，后两个构成段内偏移量)S≥TL第一次访问内