分段

在分段之前，操作系统会直接把进程的地址空间完整的加载到内存当中，但是栈和堆中间却有很大一块空间没有使用，如下图：

但是由于进程的地址空间被加载到了内存中，那么就意味着这些虚拟的地址空间都会被分配对应的物理地址，虽然这些地址没有被该进程写入内容，但是他们已经不能再分配给其他进程使用。

为了解决这个问题，引入了分段的概念。有了分段的概念后，就不是给每个地址空间一个寄存器，而是让地址空间内的每个段都有自己的基址寄存器和界限寄存器。一个段是地址空间中连续的定长区域。

这样设计，就可以把进程的单个段加载到内存中，而不是将整个地址空间都加载到内存中，这样就能确保被加载到物理内存空间中的内容都是正在使用的，或者说最小程度的浪费一些空间。

在经典的地址空间中，有三个逻辑不同的段：代码，栈和堆。分段之后，我们可以把这三个部分分别加载到物理内存对应的位置，如下图所示：

而不需要像之前那样，必须把整个地址空间全部加载到内存当中。

分段存在的问题

分段的出现会导致内存中零散的分布很多的段，如果现在有不连续的24k空间，现在有一个20k大小的段，则会导致该段进入内存失败。

即分段会造成一定的外部碎片。

注意

这篇笔记是在学习操作系统导论时写的，该书采用的是层层递进的方式，由最初的设计，存在什么问题，一步一步解决问题，更改设计，得到一个现代的操作设计方案。所以本文中有些内容可能并非目前操作系统正确的设计。

参考

《操作系统导论》