分段式存储管理是计算机内存管理的一种策略,其在《操作系统教程》(第三版)中占有重要地位。该部分首先介绍了分段式存储管理的背景,指出其目的是提高主存空间的利用率,满足程序员对模块化编程的需求,与早期的固定分区和动态分区、分页管理方式相比,它提供了更灵活的逻辑地址结构。
4.4.1 程序的分段结构
在分段式存储管理中,程序被设计成由多个独立的逻辑段组成,如主程序段、子程序段、数组段和工作区段,每个段有自己的起始地址、模块名和完整的逻辑含义。这种结构允许程序代码按功能划分,便于模块的共享、保护和重用。源程序中的符号调用,如`call [X]`,通过指定段名和入口地址(如`<E>`)实现,形成二维地址结构。编译器或汇编器在编译阶段会为每个段分配一个唯一的段号,使用户在编程时无需关心物理地址细节。
4.4.2 分段式存储管理的基本原理
分段式管理的核心是两维逻辑地址结构,它包含段号和段内地址两个元素。段号对应于逻辑地址空间中的段,而段内地址则表示在该段内的具体位置。与分页管理中的页不同,分段并不要求所有的段必须连续存储在内存中,这使得内存的分配更加灵活。操作系统负责根据应用程序的需要,动态地为各个段分配内存,并维护段表记录各段的映射关系。
分段式存储管理的优势在于它能更好地支持高级语言的模块化编程,因为每个模块都有明确的逻辑边界,方便了代码的维护和重用。同时,它还能适应程序的动态变化,如函数的嵌套调用和数据的局部化。然而,与分页管理相比,分段管理的地址转换过程通常更为复杂,因为涉及到多个段的映射。
《操作系统教程》(第三版)在讲解分段式存储管理时,不仅涵盖了基础概念和技术,还结合了现代操作系统的发展,比如Windows 2000/XP和UNIX类操作系统的实例,以便读者能够理解操作系统整体架构并掌握其实现技术。作者强调了将理论知识与实际应用相结合的教学方法,确保学生不仅能学到理论,还能通过实践实习深化理解和应用。
分段式存储管理是操作系统中一种关键的内存管理策略,它的出现和发展是对传统存储管理方式的重大改进,有助于提升程序的灵活性、可维护性和效率。《操作系统教程》(第三版)作为一部经典的教材,全面而深入地探讨了这一主题,对于学习者理解和掌握操作系统核心概念具有重要意义。