基本分段和段页式内存管理
为什么要引入分段存储管理方式？
分段存储管理方式的引入是为了满足用户的要求。
- 方便编程：通常一个作业是由多个程序段和数据段组成的，一般情况下，用户希望按逻辑关系对作业分段，并能根据名字来访问程序段和数据段。
- 信息共享：
- 共享是以信息的逻辑单位为基础的。页是存储信息的物理单位，段却是信息的逻辑单位。
- 页式管理中地址空间是一维的，主程序，子程序都顺序排列，共享公用子程序比较困难，一个共享过程可能需要几十个页面。
- 信息保护：
- 页式管理中，一个页面中可能装有 2 个不同的子程序段的指令代码，不能通过页面共享实现共享一个逻辑上完整的子程序或数据块。
- 段式管理中，可以以信息的逻辑单位进行保护。
- 动态增长：实际应用中，某些段（数据段）会不断增长，前面的存储管理方法均难以实现。
- 动态链接：动态链接在程序运行时才把主程序和要用到的目标程序（程序段）链接起来。
分段
- 作业地址空间被划分为若干段，每个段定义了一组逻辑 信息，如主程序MAIN、子程序段X、数据段D及栈段S， 各段均有自己的名字（段号）
- 每个段都从0开始编址，并采用一段连续的地址空间，且 段的长度取决于相应的逻辑信息组的长度，因而各段长 度可不等
- 整个作业的地址空间是二维的，（也就是说一个作业的所有段号合在一起是不连续的），其逻辑地址有段号 (名) 和段内地址所组成
为什么分段中整个作业的地址空间是二维的？
在分页中，整个作业的地址空间是一维的，也就是说一个作业的所有段合在一起是连续的。如下图所示（观察逻辑地址）：
而分段由于它各段长度可不等，一个作业的所有段合在一起不可能像分页一样是连续的，所以分段整个作业的地址空间是二维的。
利用段表实现地址映射示意图
分段系统地址变换机构
注：由于各段长度不等，也就是说各段长度无法确定，所以还要判断段长是否越界。
信息共享
可重入代码（纯代码)
一种允许多个迚程同时访问的代码
为使各个迚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，所以它是一 种不允许任何进程对其进行修改的代码
但事实上，大多数代码在执行时都有可能发生改 变，例如其中用于控制程序执行次数的变量及指 针、信号量及数组等。为此，在每个进程中都必 须配备局部数据区，并把在执行中可能改变的部 分都拷贝到该数据区。这样，在程序执行时，只 去对属于特定进程私有的数据区中的内容进行修 改，而不去改变共享的代码，这时的可共享代码 即成为可重入代码
北
例：多个用户对文本编辑程序的共享
某多用户系统，可同时接纳40个用户，假设 均在执行Editor进行文本编辑。若该文本编辑 程序含有160KB的代码区和40KB的数据区，如果不共享，则总共需有8000KB的内存空间来支持40个用 户。
如果该文本编辑程序代码是可重入的，则 无论分页系统还是分段系统该程序代码都能被 共享，即内存中只需保留一份文本编辑程序的 副本，因而所需内存空间仅为 40×40+160=1760KB
分页系统的共享
分段系统的共享
上述两张图可知，在分段系统中，实现共享容易得多，只需在每个进程的段表中为文本编辑程序设置一个段表项。
分页与分段的主要区别
- 页是信息的物理单位，分页仅仅是由于系统管理的需要，对用户透明的。段是信息的逻辑单位，分段的目的是为了能更好的满足用户的需要。
- 页的大小固定且由系统确定，把逻辑地址划分为页号和页内地址两部分。段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序。
- 分页的作业地址空间是一维的，分段的作业地址空间是二维的。
- 页和段都有存储保护机制。但存取权限不同：段有读、写和执行三种权限；而页只有读和写两种权限。
段页式内存管理方式
分页/段内存管理有机结合，既具有分段系统便于实现、分段可共享、易于保护、可动态链接等一系列优点；又能像 分页系统那样很好地解决内存的外部碎片问 题以及为各个分段离散地分配内存等问题 。
基本原理
- 段页式存储管理是分段和分页原理的结合，即先将用户程序分成若干个段（段式） ，并为每一个段赋一个段名，再把每个段分成若干个页（页式） 。
- 其地址结构由段号、段内页号、及页内位移三部分所组成。
- 系统中设段表和页表，均存放于内存中。读一字节的指令或数据须访问内存三次。为提高执行速度可增设高速缓冲寄存器（快表）。
- 每个进程一张段表，每个段一张页表，段表可以有多级段表，页表也可以有多级页表。
- 段表含段号、页表始址和页表大小。页表含页号和物理块号。
利用段表和页表实现地址映射
段页式系统的地址变换结构
