段界

在分段式存儲管理系統中，每個進程或程式都有一個或多個邏輯段，為使程式或稱進程能正常運行，亦即，能從物理記憶體中找出每個邏輯段所對應的位置，在系統中為每個進程建立一張段映射表，簡稱段表。段界是指進程或程式一個邏輯段的界限。可以用段長欄位來判斷訪問的地址是否越出段界。

基本介紹

• 中文名：段界
• 外文名：segment bound
• 學科：計算機
• 定義：進程或程式一個邏輯段的界限
• 有關術語：段表
• 領域：存儲器管理

簡介

段界是指進程或程式一個邏輯段的界限。段界確定一個段的界限，可以動態變化。段界的基本作用是使各個分段成為一個獨立實體，方便編程和信息共享。在請求分段存儲管理方式中，段界是分段保護和共享段表的基礎。

分段

在分段存儲管理方式中，作業的地址空間被劃分為若干個段，每個段定義了一組邏輯信息。例如，有主程式段 MAIN、子程式段 X、數據段 D 及棧段 S 等。每個段都有自己的名字。為了實現簡單起見，通常可用一個段號來代替段名，每個段都從 0開始編址，並採用一段連續的地址空間。段的長度由相應的邏輯信息組的長度決定，因而各段長度不等。整個作業的地址空間由於是分成多個段，因而是二維的，亦即，其邏輯地址由段號(段名)和段內地址所組成。

共享段表

為了實現分段共享，可在系統中配置一張共享段表，所有各共享段都在共享段表中占有一表項。表項中記錄了共享段的段號、段長、記憶體始址、存在位等信息，並記錄了共享此分段的每個進程的情況。共享段表如圖 1所示。其中各項說明如下。

圖1 共享段表

(1) 共享進程計數 count。非共享段僅為一個進程所需要。當進程不再需要該段時，可立即釋放該段，並由系統回收該段所占用的空間。而共享段是為多個進程所需要的，當某進程不再需要而釋放它時，系統並不回收該段所占記憶體區，僅當所有共享該段的進程全都不再需要它時，才由系統回收該段所占記憶體區。為了記錄有多少個進程需要共享該分段，特設定了一個整型變數 count。

(2) 存取控制欄位。對於一個共享段，應給不同的進程以不同的存取許可權。例如，對於檔案主，通常允許他讀和寫；而對其它進程，則可能只允許讀，甚至只允許執行。

(3) 段號。對於一個共享段，不同的進程可以各用不同的段號去共享該段。

共享段的分配與回收

1)共享段的分配

由於共享段是供多個進程所共享的，因此，對共享段的記憶體分配方法與非共享段的記憶體分配方法有所不同。在為共享段分配記憶體時，對第一個請求使用該共享段的進程，由系統為該共享段分配一物理區，再把共享段調入該區，同時將該區的始址填入請求進程的段表的相應項中，還須在共享段表中增加一表項，填寫有關數據，把 count 置為 1；之後，當又有其它進程需要調用該共享段時，由於該共享段已被調入記憶體，故此時無須再為該段分配記憶體，而只需在調用進程的段表中增加一表項，填寫該共享段的物理地址；在共享段的段表中，填上調用進程的進程名、存取控制等，再執行 count :=count+1 操作，以表明有兩個進程共享該段。

2) 共享段的回收

當共享此段的某進程不再需要該段時，應將該段釋放，包括撤消在該進程段表中共享段所對應的表項，以及執行 count :=count-1 操作。若結果為 0，則須由系統回收該共享段的物理記憶體，以及取消在共享段表中該段所對應的表項，表明此時已沒有進程使用該段；否則(減 1 結果不為 0)，只是取消調用者進程在共享段表中的有關記錄。

越界檢查

在段表暫存器中放有段表長度信息；同樣，在段表中也為每個段設定有段長欄位。在進行存儲訪問時，首先將邏輯地址空間的段號與段表長度進行比較，如果段號等於或大於段表長度，將發出地址越界中斷信號；其次，還要檢查段內地址是否等於或大於段長，若大於段長，將產生地址越界中斷信號，從而保證了每個進程只能在自己的地址空間內運行。

分段存儲管理方式的引入

引入分段存儲管理方式，主要是為了滿足用戶和程式設計師的下述一系列需要：

方便編程

通常，用戶把自己的作業按照邏輯關係劃分為若干個段，每個段都是從 0 開始編址，並有自己的名字和長度。因此，希望要訪問的邏輯地址是由段名(段號)和段內偏移量(段內地址)決定的。例如，下述的兩條指令便是使用段名和段內地址：

LOAD 1，[A] |〈D〉 ；

STORE 1，[B] |〈C〉 ；

其中，前一條指令的含義是將分段 A 中 D 單元內的值讀入暫存器 1；後一條指令的含義是將暫存器 1 的內容存入 B 分段的 C 單元中。

信息共享

在實現對程式和數據的共享時，是以信息的邏輯單位為基礎的。比如，共享某個例程和函式。分頁系統中的“頁”只是存放信息的物理單位(塊)，並無完整的意義，不便於實現共享；然而段卻是信息的邏輯單位。由此可知，為了實現段的共享，希望存儲管理能與用戶程式分段的組織方式相適應。

信息保護

信息保護同樣是對信息的邏輯單位進行保護，因此，分段管理方式能更有效和方便地實現信息保護功能。

動態增長

在實際套用中，往往有些段，特別是數據段，在使用過程中會不斷地增長，而事先又無法確切地知道數據段會增長到多大。前述的其它幾種存儲管理方式，都難以應付這種動態增長的情況，而分段存儲管理方式卻能較好地解決這一問題。

動態連結

動態連結是指在作業運行之前，並不把幾個目標程式段連結起來。要運行時，先將主程式所對應的目標程式裝入記憶體並啟動運行， 當運行過程中又需要調用某段時， 才將該段(目標程式)調入記憶體並進行連結。可見，動態連結也要求以段作為管理的單位。