操作系统导论习题解答（16. Segmentation）

Segmentation

1. Segmentation: Generalized Base/Bounds

我们可以看一下(Figure 16.1)，尽管每个CPU都有一对硬件寄存器(base register和bounds register)，但是还是不可避免的会产生内存浪费(阴影部分表示未被使用)。为了解决这个问题，就引入了segmentation：既然每一个MMU(内存管理单元)有一对base register和bounds register，为什么不设置成每个地址空间逻辑分段都有一对base register和bounds register呢？看一下下图(Figure 16.2):
64KB的内存地址中有3个segments(Stack、Code、Heap and 16KB reserved fir the OS)。Figure 16.3展示了Figure 16.2每个分段：

2. Which Segment Are We Referring To?

引入了segmentation后，硬件使用分段寄存器将虚拟地址转换成实际物理地址。但是硬件怎么知道一个分段的偏移量？或者哪个分段是地址需要的？
一个直接的方法就是把虚拟地址的高几位地址作为分段基准。如下所示：
上图是对应于上述3个分段，所以选取了14位虚拟地址的首2位作为分段基准。例如，如果该两位是00，那么就表示Code分段，01表示Heap分段。
举个例子：虚拟地址为4200
我们可以看到高2位01表示选取heap分段，后12位为000 0110 1000(0x0