Сегментное распределение. Недостатком страничного распределения памяти является то, что при реализации этой модели процессу выделяется единый диапазон виртуальных адресов: от нуля до

Недостатком страничного распределения памяти является то, что при реализации этой модели процессу выделяется единый диапазон виртуальных адресов: от нуля до некоторого предельного значения. С одной стороны, ничего плохо в этом нет, но это свойство оказывается неудобным по следующей причине. В процессе есть команды, есть статические переменные, которые, по сути, являются разными объединениями данных с различными характеристиками использования. Еще большие отличия в использовании иллюстрируют существующие в процессе стек и область динамической памяти, называемой также кучей. И модель страничной организации памяти подразумевает статическое разделение единого адресного пространства: выделяются область для команд, область для размещения данных, а также область для стека и кучи. При этом зачастую стек и куча размещаются в единой области, причем стек прижат к одной границе области, куча — к другой, и растут они навстречу друг другу. Соответственно, возможны ситуации, когда они начинают пересекаться (ситуация переполнения стека). Или даже если стек будет располагаться в отдельной области памяти, он может переполнить выделенное ему пространство. Итак, вот основные недостатки страничного распределения памяти.

Избавиться от указанных недостатков на концептуальном уровне призвана модель сегментного распределения памяти (Рис. 131). Данная модель представляет каждый процесс в виде совокупности сегментов, каждый из которых может иметь свой размер. Каждый из сегментов может иметь собственную функциональность: существуют сегменты кода, сегменты статических данных, сегмент стека и т.д. Для организации работы с сегментами может использоваться некоторая таблица, в которой хранится информация о каждом сегменте (его номер, размер и пр.). Тогда виртуальный адрес может быть проинтерпретирован, как номер сегмента и величина смещения в нем.

Рис. 131. Сегментное распределение.

Модель сегментного распределения может иметь достаточно эффективно работающую аппаратную реализацию. Существует аппаратная таблица сегментов с фиксированным числом записей. Каждая запись этой таблицы соответствует своему сегменту и хранит информацию о размере сегмента и адрес начала сегмента (т.е. адрес базы), а также тут могут присутствовать различные атрибуты, которые будут оговаривать права и режимы доступа к содержимому сегмента.

Итак, имея виртуальный адрес, система аппаратным способом извлекает из него номер сегмента i, обращается к i-ой строке таблицы, из которой извлекается информация о сегменте. После чего происходит проверка, не превосходит ли величина сегмента размера самого сегмента. Если превосходит, то происходит прерывание, иначе, складывая базу со смещением, вычисляется физический адрес.

К достоинствам данной модели можно отнести простоту организации, которая, по сути, явилась развитием модели распределения разделов. Если в той модели каждому процессу выделяется только один сегмент (раздел), то при сегментной модели распределения процессу выделяется совокупность сегментов, каждый из которых будет иметь свои функциональные обязанности.

К недостаткам данной модели необходимо отнести то, что каждый сегмент должен целиком размещаться в памяти (возникает упоминавшаяся выше проблема неявной неэффективности, связанная с принципом локальности). Также возникают проблемы с откачкой/подкачкой: подкачка осуществляется всем процессом или, по крайней мере, целым сегментом, что зачастую оказывается неэффективно. И поскольку каждый сегмент так или иначе должен быть размещен в памяти, то возникает ограничение на предельный размер сегмента.