
【计】 fragmentation model
section; paragraph
【计】 paragraphing; sectoring; segmentation; subparagraph
【医】 fractionation; sectile
【经】 subsection
memory; storage
【计】 MU; storager
【经】 storage; store
former; matrix; model; mould; pattern
【计】 Cook-Torrance model; GT model GT; MOD; model; mosel
【医】 cast; model; mold; mould; pattern; phantom
【经】 matrices; matrix; model; pattern
分段存储模型(Segmented Memory Model)详解
定义与核心概念
分段存储模型(Segmented Memory Model)是计算机内存管理的一种经典架构,其核心思想是将物理内存划分为逻辑上独立的单元,称为“段”(Segment)。每个段拥有可变长度,存储特定类型的数据(如代码段、数据段、堆栈段),并通过段寄存器(Segment Register)和偏移地址(Offset)组合访问。该模型解决了早期计算机中地址空间受限的问题,支持模块化编程和内存保护机制。其英文术语强调“Segmented”的分区特性与“Memory Model”的系统级设计原则。
核心特征与工作原理
逻辑地址结构
内存地址由两部分构成:段选择符(Segment Selector)和段内偏移量(Offset)。例如,逻辑地址 CS:0x0040
中,CS
(代码段寄存器)指向代码段基址,0x0040
表示段内偏移。这种设计允许程序模块分散存储,提升灵活性。
硬件支持与地址转换
CPU通过段寄存器(CS, DS, SS等)管理段基址。地址转换时,硬件将段基址与偏移量相加生成物理地址(Physical Address)。例如:
$$ text{物理地址} = text{段基址} times 16 + text{偏移量} $$
此机制在Intel 8086等早期处理器中广泛应用,支持1MB内存寻址。
内存保护与特权级
段描述符(Segment Descriptor)包含段界限、访问权限和特权级(如Ring 0-3)。操作系统通过全局描述符表(GDT)管理描述符,实现进程隔离与数据安全。例如,代码段设为“只读”可防止意外篡改。
应用场景与演进
权威参考来源
结语
分段存储模型通过逻辑分段优化内存利用率与安全性,奠定了现代操作系统内存管理的基础。尽管当前系统更依赖分页技术,其设计理念仍影响虚拟内存、进程隔离等核心机制。深入理解该模型有助于掌握计算机体系结构的演进脉络。
分段存储模型是操作系统内存管理的一种方式,其核心思想是将进程的地址空间按逻辑关系划分为多个独立段,每个段对应不同的功能模块(如代码段、数据段等)。以下是其核心概念和运行机制:
每个进程对应一个段表,记录段与物理内存的映射关系:
维度 | 分段 | 分页 |
---|---|---|
划分依据 | 逻辑信息(用户可见) | 物理单位(系统行为) |
地址空间 | 二维(段号+段内地址) | 一维(线性地址) |
共享与保护 | 天然支持(以段为单位设置权限) | 需显式设置页权限 |
典型应用场景 | 动态链接、代码复用 | 通用内存管理 |
优势:
局限性:
注:完整实现细节可参考博客园相关技术文章(来源:-4)。
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