Linux分段系统中的地址映射和基本机制 _地址映射

在分段系统中，用户可用二维地址表示程序中的对象，但实际的物理内存仍是一维的字节序列。为此，必须借助段表把用户定义的二维地址映射成一维物理地址。

段地址转换与分页地址转换的过程基本相同，其过程如图所示

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（1）CPU计算出来的有效地址分为两部分：段号s和段内地址d 。
（2）系统将该进程段表地址寄存器中的内容B（表示段表的内存地址）与段号s相加，得到查找该进程段表中相应表项的索引值。从该表项中得到该段的长度limit及该段在内存中的起始地址base（设该段已经调入内存）。
（3）将段内地址d与段长limit进行比较。如果d不小于limit，则表示地址越界，系统发出地址越界中断，终止程序执行；如果d小于limit，则表示地址合法，将段内地址d与该段的内存始址base相加，得到所要访问单元的内存地址。
段页式系统的基本机制分页存储管理能够有效地提高内存利用率，而分段存储管理能够很好地满足用户需要。把这两种管理技术有机地结合起来，“各取所长”，就形成新的存储管理系统——段页式存储管理系统。
段页式存储管理的基本原理是：
（1）等分内存。把整个内存分成大小相等的内存块，内存块从0开始依次编号。
（2）进程的地址空间采用分段方式。把进程的程序和数据等分为若干段，每段有一个段名。
（3）段内分页。把每段划分成若干页，页面的大小与内存块相同。每段内的各个页面都分别从0开始依次编号。
（4）逻辑地址结构。一个逻辑地址表示由3部分组成：段号s，页号p和页内地址d，记作v = (s, p, d)，如图所示

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（5）内存分配。内存的分配单位是内存块。
（6）段表、页表和段表地址寄存器。为了实现从逻辑地址到物理地址的转换，系统要为每个进程建立一个段表，还要为该进程段表中的每段建立一个页表。这样，进程段表的内容不再是段长和该段在内存的起始地址，而是页表长度和页表地址。为了指出运行进程的段表地址，系统有一个段表地址寄存器，它指出进程的段表长度和段表起始地址。
在段页式存储管理系统中，面向用户的地址空间是段式划分，而面向物理实现的地址空间是页式划分。就是说，用户程序逻辑上划分为若干段，每段又分成若干页面。内存划分成对应大小的块。进程映像对换是以页为单位进行的，使得逻辑上连续的段存放在分散的内存块中。
页式系统的地址转换过程如下：
（1）地址转换硬件将段表地址寄存器的内容B与逻辑地址（即有效地址）中的段号s相加，得到访问该进程段表的入口地址（第s段）。
（2）将段s表项中的页表长度与逻辑地址中的页号p进行比较。如果页号p小于页表长度，则表示未越界，向下正常进行；否则，发中断。
（3）将该段的页表基址与页号p相加，得到访问段s的页表中第p页的入口地址。
（4）从该页表的对应页表项中读出该页所在的物理块号f，再用块号f和页内地址d拼接成访内地址。
（5）如果对应的页未在内存，则发缺页中断，系统进行缺页中断处理。如果该段的页表未在内存中建立起来，则发缺段中断，然后由系统为该段在内存建立页表。