程序的内存映像

这几天在看C语言的书籍，对C的内存映像有点疑惑，于是，查找资料，查阅了庞丽萍编著的《操作系统原理》第四版中的第七章主存管理中的段式系统，此外还看了王元珍、曹忠生、韩忠芬编著的《80X86汇编语言程序设计》得到了一个自己对在80X86结构下的内存映射的理解。不过也许自己的理解是错的或者有不到之处，希望大神能够指出理解的不足之处。

首先，一个C程序，在内存中的映射（当然这里指的是80X86系统）包括四个区域（这里是在看C语言大全的时候介绍的）：

第一个区域是程序代码区域：存放的是程序代码。

第二个区域是全局变量区域：存放的是全局变量和静态变量等伴随着整个程序生存过程的数据。

第三个区域是栈（stack）：用来保存函数调用时返回地址、函数变元、局部变量、CPU当前状态等临时的数据。

第四个区域是堆（heap）：用来提供给程序员动态分配和释放的区域，比如使用malloc申请一段内存，就是在这个区域中申请的。

然后联系《80x86汇编语言程序设计》中介绍的Intel80X86微处理器结构中寄存器的知识，知道在处理器中的六大部件中，寄存器分为以下几个：

执行部件中的寄存器：

EAX：累加寄存器

EBX：基址寄存器

ECX：计数寄存器

EDX：数据寄存器

ESI：源变址寄存器

EDI：目的变址寄存器

ESP：堆栈指示寄存器，存放的是当前堆栈段中的栈顶的偏移地址

EBP：堆栈基址寄存器，存放的是该堆栈段中某一个存储单元的偏移地址

指令预取部件中的寄存器：

EIP：指令指示寄存器，存放的是下一条将要被CPU执行的指令的偏移地址（EA），它的值为该指令到所在段首地址的字节距离。

分段部件中的寄存器：

CS：代码段寄存器

SS：堆栈段寄存器

DS：数据段寄存器

联系两者的关系，我们可以这样认为：

C程序内存映射中的程序代码区域对应的是CS（代码段寄存器）中描述的虚拟内存区域；

C程序内存映射中的全局变量区域对应的是DS（数据段寄存器）中描述的虚拟内存区域；

C程序内存映射中的堆（heap）和栈（stack）对应的是SS（堆栈段寄存器）中描述的虚拟内存区域，其中堆（heap）从该段中的高低址向低地址分配，栈（stack)从该段中的低地址向高低址分配，两者公用一个段。

那么，我们如何通过分段部件中的寄存器CS、SS、DS来得到我们的内存地址呢。如何确定SS堆栈段中的起始地址和终止地址呢。这就要查阅《操作系统原理》中关于主存管理中的段式系统了。

在段式系统中，将主存分为很多个分区，每一个段占一个分区，对于一个段来说，它有自己的名字，是一个连续的地址区。在段式系统中，逻辑分段由代码分段、数据分段、栈段组成。刚好对应着上面代码段寄存器、堆栈段寄存器、数据段寄存器。用户通过给出段名（CS、SS、DS中的内容）和段内偏移地址（E**寄存器中的内容）来访问这些段（实际上，操作系统会用唯一的段号来替代该段的段名）。所以，一般的程序地址形式由（s，w）组成，S是段号，W是段内偏移地址。而段式地址变换由段表来实现，段表如下所示：

段表

段号	长度	基址
0
...
s	L	b

然后根据段表来实现段式地址变化：
1、取出程序地址（S,W）

2、用S检索段表

3、判断主存是否越界（请看存储保护）

4、b+w即为所需要的主存地址

总结：所以我们通过CPU中分段部件中的寄存器CS、DS、SS中的内容来检索段表，找到段表中的对应信息，得到C程序中的内存映射区域。然后根据E**寄存器中存放的偏移地址，来确定我们需要的C程序映射内存中的一个存储单元地址。并且可以根据段表得到内存区域的起始地址和终止地址。


理解有不当之处，请指出。这里只是个人理解，仅供参考，但请不要被误导。