Сегментация памяти. 
Машинно-зависимые свойства операционных систем

Как было отмечено в предыдущей лекции, системы виртуальной памяти можно разделить на два класса: системы с фиксированным размером блоков, называемых страницами, и системы с переменным размером блоков, называемых сегментами.

Основные понятия сегментации Сегментная организация виртуальной памяти — перемещение данных между памятью и диском производится сегментами (частями виртуального адресного пространства) произвольного размера, полученными с учетом смыслового значения данных.

Виртуальное адресное пространство процесса делится на сегменты, размер которых определяется с учетом смыслового значения содержащейся в них информации. Отдельный сегмент может представлять собой подпрограмму, массив данных и пр. Сегменты не упорядочиваются друг относительно друга.

При загрузке процесса в ОП помещается только часть его сегментов, полная копия виртуального адресного пространства находится на диске. Для каждого загружаемого сегмента ОС производит поиск непрерывного участка свободной памяти достаточного размера. Если во время выполнения процесса происходит обращение по виртуальному адресу, относящемуся к сегменту, который в данный момент отсутствует в памяти, то происходит прерывание. ОС приостанавливает активный процесс, запускает на выполнение следующий процесс из очереди, а параллельно организует загрузку нужного сегмента с диска. При отсутствии в памяти места, необходимого для загрузки нужного сегмента, ОС выгружает неиспользуемый сегмент на диск.

Система с сегментной организацией памяти функционирует аналогично системе со страничной организацией памяти. При каждом обращении к ОП выполняется преобразование виртуального адреса в физический. Периодически происходят прерывания, связанные с отсутствием нужных сегментов в памяти, при необходимости освобождения памяти некоторые сегменты выгружаются.

Рассмотрим пример, когда программа использует одно адресное пространство.

Недостатки такой системы:

Один участок может полностью заполниться, но при этом останутся свободные участки. Можно конечно перемещать участки, но это очень сложно.

Эти проблемы можно решить, если дать каждому участку независимое адресное пространство, называемое сегментом.

Рассмотрим то же пример с использованием сегментов:

Каждый сегмент может расти или уменьшаться независимо от других.

Сегментированная память Сегмент — это логический объект.

В этом случае адрес имеет две части:

номер сегмента адрес в сегменте Преимущества сегментации:

Сегменты не мешают друг другу.

Начальный адрес процедуры всегда начинается с (n, 0). Это упрощает программирование.

Облегчает совместное использование процедур и данных.

Раздельная защита каждого сегмента (чтение, запись).