操作系统中的分段


在操作系统中,分段主要用于维护程序的模块化结构。使用分段的目的是实现用户对内存分配的视图,类似于分页时不关心程序的起始和结束位置,它只是将程序划分为页面。非连续内存分配技术可以分为两种类型,即分页和分段。在分段中,程序不是随机或以可变大小划分,而是以固定页面划分。

操作系统中的分段

分段技术用于操作系统,并将进程划分为许多称为段的部分,这些段的大小可变。在这种情况下,分段使用可变分区方法:一个段等于一个完整的内存块。每个段的访问和详细信息都存储在段表中,该表包含两个字段。基址字段给出其他地址访问的起始地址,而界限字段返回段的长度。

段可以定义为指令的逻辑分组,例如数组、子例程、函数、局部变量、栈、块和符号表。分段是管理这些段的技术。

分段错误

当处理方法错误时以及任何未经授权的程序尝试使用操作系统中的段时,都可以通过两种不同的方式注意到分段错误。

将逻辑地址转换为物理地址的过程

  • 逻辑地址将在内存管理过程中得到广泛使用,它由段号(范围从 0 到 99)和偏移量组成。

  • 基于长度,可能有两种情况

  • 情况 1 - 当偏移量值大于或等于界限时

    情况 2 - 当偏移量值小于界限时。

为什么要使用分段?

使用分段的主要目的是提高段的安全性和保护性。它管理每个分段的段,并只允许一个进程访问该段,从而防止太多进程访问。

分段技术用于操作系统中的内存分配,它将程序划分为不同的部分。分段的段使用序列号进行识别,并由段表维护以方便访问。段表用于将段号映射到其存储的实际内存位置。

这些段仅在需要时才占用内存,并加载不同大小的特定段。通过将段固定为适合数据大小来减少内部碎片。由于内存仅在需要时才使用,因此操作系统可以利用可用的内存。

操作系统中分段的优点

  • 使用分段,可以通过允许各个子部分在单独的处理器上运行来提高系统效率。

  • 操作系统中的进程通过强大的响应系统请求的方式并发执行。

  • 中央处理器得到最大程度的利用以实现更好的使用。

  • 内部碎片引起的问题通过分段得到解决。

  • 可以使用段表跟踪段,但这需要一些内存来存储这些段。

  • 与分页相比,分段涉及较少的处理开销。由于分段,在磁盘上移动段比移动整个地址空间更容易。段表使用更少的内存。

操作系统中分段的缺点

  • 如果使用了全部存储容量并且某种内存在没有使用的情况下留在了后面,那么分段可能会遇到外部碎片。结果,为不同大小的分区分配相邻内存可能具有挑战性。

  • 内存分配的分段可能很昂贵。

  • 当段的大小不同时,它们无法进行交换过程。

结论

分段为操作系统提供了一种灵活且有效的方式来管理内存,减少内部碎片并提高内存利用率,同时还提供段之间的保护级别。因此,分段改进了操作系统中内存的管理方式,以提供更高的安全性和稳定性。

更新于:2023-07-18

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