# Ch16 Segmentation
這一章（第16章）是在講作業系統中記憶體管理的一種方式：Segmentation（段式管理）。

以下是整章的重點與概念講解：

## 背景
傳統上來說，我們會把**整個 virtual address space** 搬到 physical address 中。產生以下問題：
1. Virtual address space 中間有很多空白區域，會造成 **internal fregmentation**
2. 如果 address space 很大，但實際用到很少，搬運的效率會很差

## Intro
Segmentation 是把一個程式的 virtual address space 切成邏輯上獨立的區段（segments），例如：

- Code segment
- Heap segment
- Stack segment

每個 segment 都會有自己的 base 和 bounds registers，這樣可以分開搬移，省記憶體，也更有彈性。


## Address translation
- 根據**高位元**來判斷是哪個 segment
- 取出 offset，加上該 segment 的 base，轉換成 physical address
- 並檢查 offset 有沒有超過 segment 大小
- 如果超過會回傳 **segmentation fault**
:::warning
因為 Stack 的堆疊方向跟其他 segment 不一樣（向下成長），必須做特別處理
:::
:::spoiler
範例：
:::

## Protection
Segment 也有保護權限：
- **Code**：Read + Execute
- **Heap/Stack**：Read + Write

因為 code 只有 read 與 execute 的權限，因此不用怕被別人改到程式碼，多個 process 可以共用一個 code

## External Fragmentation
因為 segment 大小不一，會導致實體記憶體中出現許多小碎塊，稱為外部碎裂（external fragmentation）。這會讓：

- 新的 segment 找不到連續空間
- segment 想成長但被擋住

解法如下：
- **Compaction（壓縮）**：重新整理記憶體，把 segments 移動合併，但代價高
- **Free-list 管理演算法**：如 best-fit、first-fit、buddy system 等