当前位置：首页 > news >正文

甘肃省建设厅不动产网站网站布局教程

news 2025/10/13 5:29:23

甘肃省建设厅不动产网站,网站布局教程,如何建设淘客网站,天猫设计师服务平台文章目录一、页式存储弊端 - 段式存储引入1、页式存储弊端 - 内存碎片2、页式存储弊端 - 逻辑结构不匹配3、段式存储引入二、段式存储简介1、段式存储2、段表3、段表结构4、段内地址 / 段内偏移5、段式存储优缺点6、段式存储与页式存储对比三、逻辑地址的合法段地址…

文章目录

一、页式存储弊端 - 段式存储引入
- 1、页式存储弊端 - 内存碎片
- 2、页式存储弊端 - 逻辑结构不匹配
- 3、段式存储引入
二、段式存储简介
- 1、段式存储
- 2、段表
- 3、段表结构
- 4、段内地址 / 段内偏移
- 5、段式存储优缺点
- 6、段式存储与页式存储对比
三、逻辑地址的合法段地址
- 1、合法段地址判断
- 2、合法段地址判断 - 案例

一、页式存储弊端 - 段式存储引入

1、页式存储弊端 - 内存碎片

页式存储将内存划分为固定大小的页 , 如果进程所需内存大小不是页大小的整数倍 ,

进程的最后一个内存页势必会存在未使用的内存空间 , 这就 100% 造成了一个内存碎片 ;

页式存储导致了内存的利用率降低 , 尤其在频繁分配小内存时该弊端对系统性能的影响会进一步放大 ;

如 : 内存页大小为 4KB , 进程需要 5KB 内存时 , 需分配 2 个内存页 ;

第一个内存页的 4KB 内存空间完全被使用了 ;
第二个内存页的 4KB 内存空间只使用 1KB , 浪费了剩余的 3KB 内存空间 , 这就造成了内存碎片 ;

2、页式存储弊端 - 逻辑结构不匹配

页式存储按大小考虑内存划分 , 没有考虑代码运行逻辑 ,

可能导致逻辑结构不匹配 , 程序的逻辑模块可能被分散在不同物理页中 , 导致缓存局部性差 , 影响性能 ,

如 : 实际调用某个程序时 , 程序文件并不是正好切割成 n 块 ,

有可能将程序的重要代码切割到两个内存页中 ,

一个循环体的代码恰好被切割到两个不同的内存页中 ,

最坏情况下每次循环可能都需要将磁盘中的数据加载到物理内存中 ,

循环持续几百万次回导致系统开销很大 , 降低系统性能 ;

3、段式存储引入

为了解决页式存储的逻辑结构不匹配的弊端 , 段式存储将内存按逻辑段 ( 代码段、数据段、堆栈段 ) 划分 , 每个逻辑段长度可变 , 独立分配内存 , 与程序的实际结构对应 ;

段式存储通过段表进行内存管理 , 通过段表记录每个段的基址 ( 起始地址 ) 和界限 ( 长度 ) , 实现动态映射 ;

段式存储的内存段长度由实际需求决定 , 避免页式存储的固定内存页大小导致的浪费 ;

二、段式存储简介

1、段式存储

段式存储 ( Segmentation ) 是一种内存管理技术 , 它将程序的内存空间按自然逻辑段（代码段、数据段、堆栈段等）划分 , 每个内存段具有独立的地址空间和长度 ;

段式存储的设计目标是更好地反映程序的逻辑结构 , 提供更灵活的内存管理和更高的安全性 ;

在这里插入图片描述

2、段表

段式存储主要靠段表进行内存管理 ;

<font color=bluered段表 ( Segment Table ) 是段式存储管理中的核心数据结构，用于记录每个逻辑段的基址（起始地址）和界限（长度）等信息。

通过段表，操作系统可以将程序的逻辑地址转换为物理地址，并实现内存的权限控制和保护。

段表的三大作用 :

地址转换 : 将逻辑地址（段号 + 段内偏移量）转换为物理地址 , 逻辑地址中的段号用于查找段表 , 获取段的基址和界限 ;
内存保护 : 段表中可以记录每个段的访问权限（如只读、可写、可执行）, 在地址转换时 , 操作系统会检查访问权限 , 防止非法访问 ;
段的管理 : 段表记录了每个段的状态信息（如是否已加载到内存） , 便于操作系统管理内存 ;

3、段表结构

段表结构 :

段基址（Base Address）: 段内存在物理内存中的起始地址 ; 用于将逻辑地址中的段内偏移量转换为物理地址 ;
- 案例 : 段基址为 0x1000 , 段内偏移量为 0x200 , 则物理地址为 0x1200 ;
段界限（Limit）: 段的长度（单位 : 字节） ; 用于检查段内偏移量是否合法 , 若偏移量超出段界限 , 则触发段错误（Segmentation Fault） ;
访问权限（Access Rights） : 段内存的访问权限 , 用于实现内存保护 , 防止非法访问 ; 访问权限有以下三种 :
- 只读（Read-Only）： 段内容只能读取，不能修改。
- 可写（Writable）： 段内容可以修改。
- 可执行（Executable）： 段内容可以作为代码执行。
存在位（Present Bit）: 表示段内存中的数据是否已经从磁盘加载到内存中 ; 该字段用于处理段未加载的情况，触发缺段中断（Segment Fault）。
- 1：表示段已加载到内存。
- 0：表示段未加载到内存（可能被换出到外存）。
修改位（Dirty Bit）: 表示段是否被修改过。用于页面置换算法，决定是否需要将段写回外存 , 最近修改过的段不应该被置换到外存中 ;
- 1：段已被修改。
- 0：段未被修改。
  共享位（Shared Bit）: 表示段是否可被多个进程共享。用于实现内存共享，减少内存占用。
- 1：段可共享。
- 0：段不可共享。
保护位（Protection Bit）: 表示段的保护级别 ; 用于实现内存保护，防止用户程序访问内核数据。保护级别有两个级别分别是 :
- 用户级（User Level）： 普通用户程序可访问。
- 内核级（Kernel Level）： 仅操作系统内核可访问。
扩展位（Extended Bits）: 用于存储额外的信息，如段类型、段描述符类型等。提供更灵活的功能支持。

字段	含义
段基址	段在物理内存中的起始地址。
段界限	段的长度（以字节为单位），用于检查段内偏移量是否合法。
访问权限	段的访问权限（如只读、可写、可执行）。
存在位	表示段是否已加载到内存中（1：已加载；0：未加载）。
修改位	表示段是否被修改过（用于页面置换算法）。
共享位	表示段是否可被多个进程共享。
保护位	表示段的保护级别（如用户级、内核级）。
扩展位	用于存储额外的信息（如段类型、段描述符类型等）。

4、段内地址 / 段内偏移

逻辑地址由段号和段内偏移组成 , 一般写为 ( 段号 , 段内偏移 ) , 如 : ( 0 , 88 ) 表示段号为 0 段内偏移为 88 字节 ;

段内地址 , 又称为段内偏移 , 加上段的起始地址 / 基址 ( 查询段表所得 ) 就是对应的物理地址 ;

在程序的作业空间中 , 每个内存段都有自己的逻辑起始地址 , 段起始地址 + 段内地址就是逻辑地址 ;

5、段式存储优缺点

段式存储优点 :

减少内部碎片： 段长度由实际需求决定，避免固定页大小导致的内部碎片浪费。
逻辑结构匹配： 支持按段设置权限（如代码段只读、数据段可写），提升安全性。提高缓存和内存访问的局部性。
内存灵活共享： 共享时可直接共享整个段（如共享代码库）。

段式存储缺点 :

外部碎片（External Fragmentation）： 由于段长度可变，频繁分配/释放会导致内存中出现大量不连续的小块空闲区域。需通过内存紧凑（Compaction）整理碎片，但开销较大。
内存分配复杂度： 动态管理可变长度段需要更复杂的算法（如首次适应、最佳适应）。

6、段式存储与页式存储对比

段式存储与页式存储对比 :

页式存储： 把进程地址空间分成固定大小的页，与物理内存的页框映射，避免外部碎片，但可能有内部碎片。
段式存储： 按逻辑划分进程地址空间，每段大小不同，适应性强，但可能有外部碎片。

对比项	页式存储 (Paging)	段式存储 (Segmentation)
基本单位	页 (Page)	段 (Segment)
地址结构	页号 + 页内偏移量	段号 + 段内偏移量
分配方式	物理内存划分为固定大小的页	物理内存划分为不同大小的段
地址连续性	进程的逻辑地址空间不连续	逻辑地址空间是连续的
内存管理	采用页表（Page Table）映射	采用段表（Segment Table）映射
外部碎片	无外部碎片，但有内部碎片	可能产生外部碎片
内部碎片	可能有内部碎片（页不足时）	无内部碎片
存储灵活性	固定大小，适合动态分配	变长，适合按需求分配
适用场景	操作系统内存管理、虚拟内存	代码、数据、栈分段存储