[科普中国]-段表起始地址

简介

分段存储管理方式，作业的地址空间被划分为若干个段。用段号表示程序各段的编号，各段的长度不等。各段以虚拟地址编址，虚拟地址由段号和段内地址组成。程序运行时，以段为单位从外存调进内存，一段占据一个连续的主存空间。当CPU访问时，仍需要进行虚实地址的变换。1

为了将虚拟地址变换成内存实地址，需要一个段表。每个程序段在段表中都占有一登记项，内容有：段号、段起点、段长、装入位等。段号指虚拟段号，装入位为1，表示该段已经装入主存，段起点指出该段调进主存时存放的实地址，段长指出该段的长度。段表有存储管理软件设置。段表起始地址放在段表基址寄存器。CPU访问主存时，将虚拟地址中虚段号与段表起始地址相拼接，得到段表中相应项的地址，从该项内容中取出该段在内存中的起点与虚地址中的段内地址相加，最后得到要访问的信息的实地址。段表起始地址即段表在内存中起始地址，主要作用有：查找段表中不同段表基址，也是区分不同进程主要标志。

有关术语物理地址 (physical address): 放在寻址总线上的地址。放在寻址总线上，如果是读，电路根据这个地址每位的值就将相应地址的物理内存中的数据放到数据总线中传输。如果是写，电路根据这个地址每位的值就在相应地址的物理内存中放入数据总线上的内容。物理内存是以字节(8位)为单位编址的。

虚拟地址 (virtual address): CPU启动保护模式后，程序运行在虚拟地址空间中。注意，并不是所有的“程序”都是运行在虚拟地址中。CPU在启动的时候是运行在实模式的，Bootloader以及内核在初始化页表之前并不使用虚拟地址，而是直接使用物理地址的。

地址变换机构为了实现从进程的逻辑地址到物理地址的变换功能，在系统中设置了段表寄存器，用于存放段表始址和段表长度 TL。在进行地址变换时，系统将逻辑地址中的段号与段表长度TL 进行比较。若 S>TL，表示段号太大，是访问越界，于是产生越界中断信号；若未越界，则根据段表的始址和该段的段号，计算出该段对应段表项的位置，从中读出该段在内存的起始地址，然后，再检查段内地址 d 是否超过该段的段长 SL。若超过，即 d>SL，同样发出越界中断信号；若未越界，则将该段的基址 d 与段内地址相加，即可得到要访问的内存物理地址。

分段存储管理分段在分段存储管理方式中，作业的地址空间被划分为若干个段，每个段定义了一组逻辑信息。例如，有主程序段 MAIN、子程序段 X、数据段 D 及栈段 S 等。每个段都有自己的名字。为了实现简单起见，通常可用一个段号来代替段名，每个段都从 0开始编址，并采用一段连续的地址空间。段的长度由相应的逻辑信息组的长度决定，因而各段长度不等。整个作业的地址空间由于是分成多个段，因而是二维的，亦即，其逻辑地址由段号(段名)和段内地址所组成。

原因方便编程

通常，用户把自己的作业按照逻辑关系划分为若干个段，每个段都是从 0 开始编址，并有自己的名字和长度。因此，希望要访问的逻辑地址是由段名(段号)和段内偏移量(段内地址)决定的。例如，下述的两条指令便是使用段名和段内地址：

LOAD 1，[A] |〈D〉 ；

STORE 1，[B] |〈C〉 ；

其中，前一条指令的含义是将分段 A 中 D 单元内的值读入寄存器 1；后一条指令的含义是将寄存器 1 的内容存入 B 分段的 C 单元中。

信息共享

在实现对程序和数据的共享时，是以信息的逻辑单位为基础的。比如，共享某个例程和函数。分页系统中的“页”只是存放信息的物理单位(块)，并无完整的意义，不便于实现共享；然而段却是信息的逻辑单位。由此可知，为了实现段的共享，希望存储管理能与用户程序分段的组织方式相适应。

信息保护

信息保护同样是对信息的逻辑单位进行保护，因此，分段管理方式能更有效和方便地实现信息保护功能。

动态增长

在实际应用中，往往有些段，特别是数据段，在使用过程中会不断地增长，而事先又无法确切地知道数据段会增长到多大。前述的其它几种存储管理方式，都难以应付这种动态增长的情况，而分段存储管理方式却能较好地解决这一问题。

动态链接

动态链接是指在作业运行之前，并不把几个目标程序段链接起来。要运行时，先将主程序所对应的目标程序装入内存并启动运行， 当运行过程中又需要调用某段时， 才将该段(目标程序)调入内存并进行链接。可见，动态链接也要求以段作为管理的单位。2