一、基本原理
段页式管理先将程序的逻辑地址空间划分为若干段(Segment),每段再细分为固定大小的页(Page)。这样,既保持了程序的逻辑结构清晰(段式管理的优点),又提高了物理内存的利用率(页式管理的优点)。
二、地址结构
在段页式系统中,虚拟地址由三部分组成:段号、页号和页内偏移量。这三部分分别用于标识段、页和页内的具体位置。
三、数据结构
段表:系统为每个进程建立一张段表,用于记录每个段的基地址、段长以及页表存放块号(即页表的起始地址)。
页表:每个段对应一个页表,页表中记录了该段内每个页的页框号(即物理内存中的起始地址)。
四、地址转换过程
段页式管理的地址转换过程分为两步:
虚拟地址到线性地址:首先,根据虚拟地址中的段号,在段表中查找对应的段表项,得到该段的基地址和页表存放块号。然后,结合虚拟地址中的段内地址(页号和页内偏移量),计算出线性地址(即该页在段内的相对地址加上基地址)。
线性地址到物理地址:接着,根据线性地址中的页号,在对应的页表中查找对应的页表项,得到该页的页框号。最后,结合线性地址中的页内偏移量,计算出物理地址(即页框号加上页内偏移量)。
五、优缺点
段页式管理的优点包括:
减少了外部碎片:由于页的大小固定,可以有效减少外部碎片的产生。
提高了内存保护的灵活性:不同段可以有不同的保护属性,同时页表也提供了对页的保护。
便于共享和动态增长:段页式管理支持对段的共享和动态增长,适应了变化的数据结构。
然而,段页式管理也存在一些缺点:
增加了复杂性:地址转换需要两级查找(先查段表再查页表),增加了软件的复杂性和管理开销。
需要更多的硬件支持:如地址变换机构、缺页中断的产生和选择淘汰页面等。
六、应用场景
段页式管理适用于大型机或需要高效内存管理的系统。在这些系统中,段页式管理能够结合段式管理和页式管理的优点,提供灵活且高效的内存管理方案。