Пример сегментной организации памяти
Рис. 17.3. Пример сегментной организации памяти.
В примере программа использует пять сегментов с номерами от 0 до 4: сегмент 0 – подпрограмма, сегмент 1 – стандартные подпрограммы (sqrt и др.), сегмент 2 – основная программа, сегмент 3 – стек, сегмент 4 – таблица символов. Показано размещение сегментов в памяти.
Пример использования разделяемых сегментов
Рис. 17.4. Пример использования разделяемых сегментов.
В примере два процесса используют общий сегмент – код редактора, который имеет в таблицах сегментов обоих процессов один и тот же номер – 0. Кроме того, каждый из процессов имеет собственный сегмент данных с номером 1, однако эти сегменты, естественно, у обоих процессов разные.
Сегментно-страничная организация памяти в системах multics и "Эльбрус"
Сегментное распределение памяти, как видно из предыдущих пунктов, имеет свои неоспоримые преимущества. Однако, к сожалению, проблема внешней фрагментации при чисто сегментной организации памяти весьма серьезна.
Поэтому в системе MULTICS [25] проблемы внешней фрагментации и длительного времени поиска решены путем страничной организации памяти для сегментов. Данное решение отличается от чисто сегментной организации тем, что элемент таблицы сегментов содержит не базовый адрес сегмента, а базовый адрес таблицы страниц для данного сегмента.
В системе "Эльбрус" данные проблемы решены по-другому: в системе используется страничная организация для математической (виртуальной, логической) памяти и сегментная организация – для физической памяти. Математическая память (т.е. образ памяти на диске) распределяется с точностью до страницы, а физическая – с точностью до слова. Кроме того, как уже отмечалось, для адресации в системе "Эльбрус" используются дескрипторы массивов, содержащие начальный адрес, длину и признаки защиты массива.
Схема трансляции адресов в MULTICS приведена на рис. 17.5.
Рис. 17.5. Схема трансляции адресов в MULTICS.
Логический адрес (s, d) используется следующим образом. Номер сегмента s складывается с содержимым регистра STBR, после чего происходит обращение по полученному адресу в таблицу сегментов. Смещение d сравнивается с длиной сегмента; если оно больше или равно длине сегмента,то прерывание. Из элемента таблицы сегментов извлекается адрес базы таблицы страниц данного сегмента, который складывается со старшими разрядами смещения (p). Младшие разряды смещения используются как смещение внутри страницы, адрес которой извлекается из таблицы страниц данного сегмента.
Нельзя не отметить, что данная схема, на наш взгляд, несколько усложнена. Система MULTICS, в которой этот и многие другие механизмы доведены, казалось бы, до совершенства, вызвала противоположную тенденцию в развитии ОС – к упрощению. Как мы уже говорили, даже название следующей системы – UNIX – выбрано как противоположность MULTICS, что говорит о многом. Таковы тенденции развития во многих областях, в том числе и в операционных системах.
Сегментно-страничная организация памяти в системе Intel 386
В более современных системах, чем MULTICS, также используется сегментно-страничная организация. Например, в системе Intel 386 используется сегментно-страничная организация памяти с двухуровневой схемой страничной организации (см. рис. 17.6).
Рис. 17.6. Сегментно-страничная организация памяти в Intel 386.