段表存储在哪里

在操作系统中，段表是实现虚拟内存管理的重要数据结构之一。它记录了进程的逻辑地址范围和实际物理地址的对应关系，为虚拟地址到物理地址的转换提供了必要的信息。那么，段表具体存储在哪里呢？本文将从多个角度分析这个问题。

一、内存中的段表

最直观的想法是，段表存储在内存中。操作系统会为每个进程分配一个页表，并将其放入内存中的某个区域。同样地，操作系统也会为每个进程分配一个段表，并将其存储在内存中。段表的大小取决于进程所需要的逻辑空间大小，一般是动态分配的。我们可以通过访问操作系统的数据结构来得到段表的信息，例如在linux内核中，段表对应着task_struct结构体中的mm_struct变量。

二、寄存器中的段表

除了内存，段表还可以存储在CPU的寄存器中。在实际运行时，操作系统会将当前进程的段表复制到寄存器中，以便加速地址转换过程。这种技术称为快表或者称为TLB（Translation Lookaside Buffer）。TLB记录了最近使用的一些页表或者段表项，以便提高地址转换的速度。当CPU需要访问一个虚拟地址时，它先查看TLB是否有对应的记录，如果有则直接得到物理地址，否则CPU会遍历段表进行地址转换，并将结果存入TLB以备下次使用。

三、硬盘中的段表

当系统中的内存不足时，操作系统会使用虚拟内存技术将一部分进程数据存储在硬盘中。此时，段表也会随之调整。在这种情况下，段表并不会全部存在内存中，而是会部分存储在硬盘上。当CPU需要访问一个虚拟地址时，操作系统会先在段表中查找对应的页表，如果页表已经在内存中则直接进行地址转换，否则需要将页表从磁盘读取到内存中再进行地址转换，需要注意的是这里的页表实际上也包含了一些存储在硬盘中的部分。

综上所述，段表可以存储在内存、寄存器和硬盘中。为了提高地址转换的效率，操作系统还使用了TLB技术，将最近使用的一些段表项存储在CPU的寄存器中。处理器使用TLB查找实际物理地址来转换虚拟地址时，如果出现命中，地址转换的速度就非常快。因为存储在寄存器中的TLB数量有限，所以在大规模的程序运行中，需要经常刷新TLB内容，否则TLB中保存的信息可能都与当前程序无关，从而失去了加速地址转换的效果。