第16章 分段
关键问题：怎样支持大地址空间，同时栈和堆之间可能有大量空闲空间？
16.1 分段：泛化的基址/界限
16.2 我们引用哪个段
硬件在地址转换时使用段寄存器，它如何知道段内的偏移量，以及地址引用了哪个段？
一种常见的方式，有时称为显式 (explicit) 方式，就是用虚拟地址的开头几位来标识不同的段。
在之前的例子中，有3个段，因此需要2位来标识，剩下的12位是段内偏移。
硬件还有其他方法来决定特定地址在哪个段。在隐式 (implicit) 方式中，硬件通过地址产生的方式来确定段。
16.3 栈怎么办
在表 16.1 中，栈被重 定位到物理地址 28KB。但有一点关键区别，它反向增长。在物理内存中，它始于 28KB，增长回到 26KB，相应虚拟地址从 16KB 到 14KB。地址转换必须有所不同。
16.4 支持共享
具体来说，要节省内存，有时候在地址空间之间共享某些内存段是有用的。
为支持共享，需要一些额外的硬件支持，这就是保护位。基本为每个段增加了几个位，标识程序是否能够读写该段，或执行其中的代码。通过将代码段标记为只读，同样的代码可以被多个进程共享，而不用担心破坏隔离。虽然每个进程都认为自己独占这块内存，但实际上是操作系统秘密地共享了内存，进程不能修改这些内存，所以假象得以保持。
有了保护位，前面描述的硬件算法也必须改变。除了检查虚拟地址是否越界，硬件还需要检查特定访问是否允许。
16.5 细粒度与粗粒度的分段
到目前为止，我们的例子大多针对只有很少的几个段的系统（即代码、栈、堆）。我们 可以认为这种分段是粗粒度的（coarse-grained），因为它将地址空间分成较大的、粗粒度的块。但是，一些早期系统（如 Multics[CV65, DD68]）更灵活，允许将地址空间划分为大量 较小的段，这被称为细粒度（fine-grained）分段。
16.6 操作系统支持
现在你应该大致了解了分段的基本原理。系统运行时，地址空间中的不同段被重定位 到物理内存中。与我们之前介绍的整个地址空间只有一个基址/界限寄存器对的方式相比， 大量节省了物理内存。具体来说，栈和堆之间没有使用的区域就不需要再分配物理内存， 让我们能将更多地址空间放进物理内存。
然而，分段也带来了一些新的问题：
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操作系统在上下文切换时应该做什么？ 答：各个段寄存器中的内容必须保存和恢复。
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如何管理物理内存的空闲空间？
一般会遇到的问题是，物理内存很快充满了许多空闲空间的小洞，因而很难分配给新的段，或扩大已有的段。这种问题被称为外部碎片 (external fragmentation)
解决方案1：紧凑物理内存，重新安排原有的段。
解决方案2：利用空闲列表管理算法，试图保留大的内存块用于分配。相关的算法可能有成百上千种。
PS：如果有一千个解决方案，就没有特别好的。
16.7 小结
分段的优点与缺点。
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