
【計】 fragmentation model
section; paragraph
【計】 paragraphing; sectoring; segmentation; subparagraph
【醫】 fractionation; sectile
【經】 subsection
memory; storage
【計】 MU; storager
【經】 storage; store
former; matrix; model; mould; pattern
【計】 Cook-Torrance model; GT model GT; MOD; model; mosel
【醫】 cast; model; mold; mould; pattern; phantom
【經】 matrices; matrix; model; pattern
分段存儲模型(Segmented Memory Model)詳解
定義與核心概念
分段存儲模型(Segmented Memory Model)是計算機内存管理的一種經典架構,其核心思想是将物理内存劃分為邏輯上獨立的單元,稱為“段”(Segment)。每個段擁有可變長度,存儲特定類型的數據(如代碼段、數據段、堆棧段),并通過段寄存器(Segment Register)和偏移地址(Offset)組合訪問。該模型解決了早期計算機中地址空間受限的問題,支持模塊化編程和内存保護機制。其英文術語強調“Segmented”的分區特性與“Memory Model”的系統級設計原則。
核心特征與工作原理
邏輯地址結構
内存地址由兩部分構成:段選擇符(Segment Selector)和段内偏移量(Offset)。例如,邏輯地址 CS:0x0040
中,CS
(代碼段寄存器)指向代碼段基址,0x0040
表示段内偏移。這種設計允許程式模塊分散存儲,提升靈活性。
硬件支持與地址轉換
CPU通過段寄存器(CS, DS, SS等)管理段基址。地址轉換時,硬件将段基址與偏移量相加生成物理地址(Physical Address)。例如:
$$ text{物理地址} = text{段基址} times 16 + text{偏移量} $$
此機制在Intel 8086等早期處理器中廣泛應用,支持1MB内存尋址。
内存保護與特權級
段描述符(Segment Descriptor)包含段界限、訪問權限和特權級(如Ring 0-3)。操作系統通過全局描述符表(GDT)管理描述符,實現進程隔離與數據安全。例如,代碼段設為“隻讀”可防止意外篡改。
應用場景與演進
權威參考來源
結語
分段存儲模型通過邏輯分段優化内存利用率與安全性,奠定了現代操作系統内存管理的基礎。盡管當前系統更依賴分頁技術,其設計理念仍影響虛拟内存、進程隔離等核心機制。深入理解該模型有助于掌握計算機體系結構的演進脈絡。
分段存儲模型是操作系統内存管理的一種方式,其核心思想是将進程的地址空間按邏輯關系劃分為多個獨立段,每個段對應不同的功能模塊(如代碼段、數據段等)。以下是其核心概念和運行機制:
每個進程對應一個段表,記錄段與物理内存的映射關系:
維度 | 分段 | 分頁 |
---|---|---|
劃分依據 | 邏輯信息(用戶可見) | 物理單位(系統行為) |
地址空間 | 二維(段號+段内地址) | 一維(線性地址) |
共享與保護 | 天然支持(以段為單位設置權限) | 需顯式設置頁權限 |
典型應用場景 | 動态鍊接、代碼複用 | 通用内存管理 |
優勢:
局限性:
注:完整實現細節可參考博客園相關技術文章(來源:-4)。
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