一、分頁系統(tǒng)的缺點

　　分頁系統(tǒng)存在的一個無法容忍，同時也是分頁系統(tǒng)無法解決的一個缺點就是：一個進程只能占有一個虛擬地址空間。在此種限制下，一個程序的大小至多只能和虛擬空間一樣大，其所有內容都必須從這個共同的虛擬空間內分配。

二、分段管理系統(tǒng)

2.1 何為分段管理

　　分段管理就是將一個程序按照邏輯單元分成多個程序段，每一個段使用自己單獨的虛擬地址空間。例如，對于編譯器來說，我們可以給其5個段，占用5個虛擬地址空間，如下圖所示：

　　如此，一個段占用一個虛擬地址空間，不會發(fā)生空間增長時碰撞到另一個段的問題，從而避免因空間不夠而造成編譯失敗的情況。如果某個數(shù)據(jù)結構對空間的需求超過整個虛擬之地所能夠提供的空間，則編譯仍將失敗。不過出現(xiàn)這種可能的概率恐怕不會比太陽從西邊出來的概率高出多少。

2.2 分段管理優(yōu)缺點

　　優(yōu)點：

　　（1）每個邏輯單元可單獨占用一個虛擬地址空間，這樣使得編寫程序的空間大為增長。

　　（2）由于段式按邏輯關系劃分，因此共享起來十分方便。

　　（3）對于空間稀疏的程序來說，分段管理將節(jié)省大量的空間。

　　缺點：

　　（1）外部碎片和一個段必須全部加載到內存。

　　那么，解決辦法是什么呢？分頁，不過這次的分頁不是前面提到的直接對程序進程進行分頁，而是對程序里面的段進行分頁，于是就形成了所謂的段頁式內存管理模式。

三、段頁式內存管理

3.1 何為段頁式內存管理

　　段頁式管理就是將程序分為多個邏輯段，在每個段里面又進行分頁，即將分段和分頁組合起來使用。這樣做的目的就是想同時獲得分段和分頁的好處，但又避免了單獨分段或單獨分頁的缺陷。

　　如果我們將每個段看做一個單獨的程序，則邏輯分段就相當于同時加載多個程序。

3.2 段頁式內存管理的實現(xiàn)

　　采用多級頁表，頂級為段表，次級為頁表。由段號在段表里面獲得所應該使用的頁表，然后在該頁表里面查找物理頁面號，如下圖所示：

　　如果需要，次級頁表又可以再分為兩個或者多個層次，形成層次更為豐富的段頁式層次結構。

四、內存管理的演變

　　（1）一開始，人們根據(jù)直覺，將一個程序作為一整段進行管理，從而形成了純粹分段（固定加載地址、固定分區(qū)、非固定分區(qū)、交換）管理模式，也稱為基本內存管理模式，這種模式由于直觀易實現(xiàn)，曾經大為流行。

　　（2）但是，純粹分段存在重大缺陷（由于此種模式下一個程序只有一段，從而導致內存空間增長困難，外部碎片、程序不能超過物理內存容量、一個程序必須同時加載到內存才能執(zhí)行等缺點），為了克服這些缺點，引入了頁式內存管理模式。

　　（3）顯然，頁式內存管理克服了純粹分段的一系列缺點，但又存在共享不方便、一個程序只能在一個徐地址空間增長的問題，為了解決這個問題，引入了邏輯分段。邏輯分段將一個程序按邏輯關系分解為多個段，從而擴大了程序可以使用的虛擬地址空間并解決了共享難的問題。

　　（4）但是，邏輯分段終究還是分段，自然又引入了分段的缺點。而要客服這些缺點，自然又想到了分頁。這樣，人們又引入了段頁式管理模式。

　　因此，內存管理模式經歷了從純粹分段到分頁，再到邏輯分段，再到段內分頁的演變過程，如下圖所示：

參考資料

鄒恒明，《操作系統(tǒng)之哲學原理》，機械工業(yè)出版社

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作者：周旭龍

出處：http://edisonchou.cnblogs.com

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统核心原理-5.内存管理（下）：段式内存管理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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