清华操作系统课程（向勇、陈渝）笔记——第四章（一）（非连续内存分配，分段）

非连续内存分配

1. 概述

连续内存分配的缺点

• 有外碎片、内碎片的问题
• 内存利用率较低
• 分配给一个程序的物理内存是连续的

非连续分配的优点

• 一个程序的物理地址空间是非连续的
• 更好的内存利用和管理
• 允许共享代码与数据
• 支持动态加载和动态链接

非连续分配的缺点

• 如何建立虚拟地址和物理地址之间的映射

  包括软件方案和硬件方案：软件方案的开销很大；硬件方案包括分段和分页。

2. 分段Segmentation

更好地分离和共享。

逻辑地址空间是连续的，物理地址是非连续的。

分段寻址方案：用软件实现开销大，考虑如何用硬件实现。

2. 1 段访问机制

一个段指一个内存块，是一个逻辑地址空间。

程序根据段访问机制访问内存地址需要一个二维的二元组（s为段号，addr为段内偏移）

• 段寄存器+地址寄存器实现方案
• 单地址实现方案

2. 2 段访问机制的硬件实现方案

左上角是一个可执行程序。

通过CPU来执行每条指令，CPU需要进行寻址。

2. 2. 1段号

• 通过逻辑地址的段号找到对应的物理地址的段（包括段起始地址base和段大小limit）
• 如何找：通过硬件实现，查找segment table，逻辑地址的段号为segment table的index。
• segment table由操作系统设置。

2. 2. 2 偏移量

• CPU检查偏移地址是否小于等于limit值，若是，则是合法的寻址；若不是，则是非法访问，发生内存异常
• 偏移量加上base值等于逻辑地址所对应的物理地址