ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
251
2181-3187
XOTBRANING SEGMENT-SAHIFALI TAQSIMLASH.
Tojimamatov Israiljon Nurmamatovich
Farg’ona Davlat Universiteti
israiltojimamatov@gmail.com
Qurbonova Mohidil Mirqo’zi qizi
Farg’ona Davlat Universiteti 2-kurs talabasi
Annotatsiya:
Ushbu maqolada operatsion tizimlarda xotirani boshqarishning
gibrid usuli bo'lgan segment-sahifali taqsimlash mexanizmi batafsil ko'rib chiqiladi.
Maqolada
segmentatsiya
va
sahifalash
afzalliklarini
birlashtirgan
ushbu
yondashuvning asosiy tamoyillari, ishlash tartibi, afzalliklari va kamchiliklari tahlil
qilinadi. Xususan, mantiqiy manzillarni fizik manzillarga o'tkazish jarayoni, segment
jadvallari va sahifa jadvallarining roli, ichki va tashqi fragmentatsiya muammolariga
ta'siri yoritiladi. Shuningdek, segment-sahifali taqsimlashning sof segmentatsiya va sof
sahifalash usullaridan farqlari va ustunliklari muhokama qilinadi.
Kalit
so‘zlar:
xotirani
boshqarish,
segment-sahifali
taqsimlash,
segmentatsiya, sahifalash, operatsion tizimlar, virtual xotira, mantiqiy manzil, fizik
manzil, segment jadvali, sahifa jadvali, fragmentatsiya.
Аннотация:
В данной статье подробно рассматривается механизм
сегментно-страничного распределения памяти – гибридный подход к
управлению памятью в операционных системах. В статье анализируются
основные принципы, порядок работы, преимущества и недостатки данного
подхода, сочетающего достоинства сегментации и страничной организации. В
частности, освещаются процесс преобразования логических адресов в
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
252
2181-3187
физические, роль таблиц сегментов и таблиц страниц, а также влияние на
проблемы внутренней и внешней фрагментации. Кроме того, обсуждаются
отличия и преимущества сегментно-страничного распределения по сравнению с
методами чистой сегментации и чистой страничной организации.
Ключевые
слова:
управление памятью, сегментно-страничное
распределение, сегментация, страничная организация, операционные системы,
виртуальная память, логический адрес, физический адрес, таблица сегментов,
таблица страниц, фрагментация.
Annotation:
This article provides a detailed examination of the segmented-
paged memory allocation mechanism, a hybrid approach to memory management in
operating systems. The article analyzes the fundamental principles, operational
procedures, advantages, and disadvantages of this approach, which combines the
benefits of segmentation and paging. Specifically, it elucidates the process of
translating logical addresses to physical addresses, the roles of segment tables and page
tables, and its impact on internal and external fragmentation issues. Furthermore, the
differences and advantages of segmented-paged allocation compared to pure
segmentation and pure paging methods are discussed.
Keywords:
memory management, segmented-paged allocation, segmentation,
paging, operating systems, virtual memory, logical address, physical address, segment
table, page table, fragmentation.
Kirish
Xotirani boshqarish zamonaviy operatsion tizimlarning eng muhim va murakkab
vazifalaridan biridir. Samarali xotira boshqaruvi tizimning umumiy unumdorligi,
barqarorligi va bir vaqtning oʻzida bir nechta dasturlarning ishlashini taʼminlash uchun
hal qiluvchi ahamiyatga ega. Tarixan xotirani boshqarishning turli usullari, jumladan,
oddiy boʻlaklash (fixed partitioning), dinamik boʻlaklash (dynamic partitioning),
sahifalash (paging) va segmentatsiya (segmentation) kabi yondashuvlar ishlab
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
253
2181-3187
chiqilgan va qoʻllanilgan. Ushbu usullarning har biri oʻzining afzalliklari va
kamchiliklariga ega.
Sof sahifalash xotirani bir xil oʻlchamdagi kichik bloklarga – sahifalarga boʻlish
orqali tashqi fragmentatsiyani bartaraf etadi, ammo dasturning mantiqiy tuzilishini
hisobga olmaydi va ichki fragmentatsiyaga olib kelishi mumkin. Boshqa tomondan,
sof segmentatsiya xotirani dasturning mantiqiy birliklariga (masalan, kod segmenti,
maʼlumotlar segmenti, stek segmenti) mos keladigan oʻzgaruvchan oʻlchamdagi
segmentlarga boʻladi. Bu dasturchi uchun qulaylik yaratadi va himoya mexanizmlarini
amalga oshirishni osonlashtiradi, ammo tashqi fragmentatsiyaga moyil boʻladi.
Ushbu ikki asosiy yondashuvning kamchiliklarini bartaraf etish va ularning
afzalliklarini birlashtirish maqsadida gibrid usullar ishlab chiqilgan. Shunday
usullardan biri – xotiraning segment-sahifali taqsimlanishidir. Ushbu yondashuvda
xotira avval segmentlarga boʻlinadi, soʻngra har bir segment oʻz navbatida sahifalarga
ajratiladi. Bu esa ham dasturning mantiqiy tuzilishini saqlab qolishga, ham xotiradan
samarali foydalanishga imkon beradi.
Ushbu
maqolaning
maqsadi
xotiraning
segment-sahifali
taqsimlanish
mexanizmini chuqur tahlil qilish, uning ishlash prinsiplarini, afzalliklari va
kamchiliklarini yoritib berishdan iborat. Maqolada mantiqiy manzillarni fizik
manzillarga oʻtkazish jarayoni, segment va sahifa jadvallarining roli, fragmentatsiya
muammolariga taʼsiri hamda ushbu usulning boshqa xotira boshqaruv usullari bilan
taqqoslanishi koʻrib chiqiladi. Ushbu bilimlar operatsion tizimlar arxitekturasi va
xotira boshqaruvi bilan shugʻullanuvchi mutaxassislar uchun muhim ahamiyat kasb
etadi.
Asosiy qism
Xotiraning segment-sahifali taqsimlanishi operatsion tizimlarda xotirani
boshqarishning murakkab, ammo samarali usullaridan biri boʻlib, u ham
segmentatsiyaning, ham sahifalashning afzalliklarini oʻzida mujassamlashtirishga
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
254
2181-3187
harakat qiladi. Ushbu yondashuvda dasturning mantiqiy manzillar fazosi avval
segmentlarga, soʻngra har bir segment oʻz navbatida bir xil oʻlchamdagi sahifalarga
boʻlinadi. Bu gibrid sxema xotiradan foydalanish samaradorligini oshirish bilan birga
dasturning mantiqiy tuzilishini ham saqlab qolishga imkon beradi.
Segment-sahifali taqsimlashning ishlash mexanizmi
Segment-sahifali xotira boshqaruvida har bir dastur bir yoki bir nechta
segmentlardan tashkil topgan deb qaraladi. Har bir segment dasturning mantiqiy
birligini ifodalaydi, masalan, kod segmenti, maʼlumotlar segmenti, stek segmenti va
hokazo. Sof segmentatsiyadan farqli oʻlaroq, bu segmentlar oʻzgaruvchan oʻlchamda
boʻlishi mumkin, ammo ular fizik xotiraga joylashtirilishidan oldin sahifalarga
boʻlinadi. Barcha sahifalar bir xil, qatʼiy belgilangan oʻlchamga ega boʻladi, bu esa
fizik xotirani boshqarishni osonlashtiradi.
Tutorialspoint (n.d.) taʼkidlaganidek, ikkita asosiy yondashuv mavjud:
sahifalangan segmentatsiya (paged segmentation)
va
segmentlangan sahifalash
(segmented paging)
. Garchi nomlari oʻxshash boʻlsa-da, ular bir oz farq qiladi:
•
Sahifalangan segmentatsiya (Paged Segmentation):
Bunda xotira avval
oʻzgaruvchan oʻlchamdagi segmentlarga boʻlinadi. Keyin har bir segment qatʼiy
belgilangan oʻlchamdagi sahifalarga ajratiladi. Mantiqiy manzil segment raqami
va segment ichidagi siljishdan iborat boʻladi. Bu siljish keyinchalik sahifa
raqami va sahifa ichidagi siljishga aylantiriladi.
•
Segmentlangan sahifalash (Segmented Paging):
Bunda xotira avval
qatʼiy belgilangan oʻlchamdagi sahifalarga boʻlinadi. Keyin bu sahifalar
mantiqiy segmentlarga guruhlanishi mumkin. Bu yondashuv kamroq tarqalgan
va koʻpincha "sahifalangan segmentatsiya" atamasi kengroq maʼnoda ikkala
holatni ham qamrab olishi mumkin deb tushuniladi. Asosiy eʼtibor odatda
birinchi yondashuvga qaratiladi, yaʼni segmentlar sahifalarga boʻlinadi.
Manzillarni oʻtkazish (Address Translation)
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
255
2181-3187
Segment-sahifali taqsimlashda mantiqiy manzilni fizik manzilga oʻtkazish ikki
bosqichli jarayonni oʻz ichiga oladi:
1.
Segment jadvali (Segment Table):
Mantiqiy manzil odatda uch
qismdan iborat boʻladi: segment raqami (s), sahifa raqami (p) va sahifa ichidagi
siljish (d). Dastlab, segment raqami (s) segment jadvalini indekslash uchun
ishlatiladi. Segment jadvalidagi har bir yozuv (segment deskriptori) mos
keladigan segment haqida maʼlumotlarni, jumladan, segmentning sahifa
jadvalining bazaviy manzilini va segmentning chegarasini (oʻlchamini) oʻz
ichiga oladi. Siljish segment chegarasidan oshib ketmaganligi tekshiriladi.
2.
Sahifa jadvali (Page Table):
Segment jadvalidan olingan sahifa
jadvalining bazaviy manziliga sahifa raqami (p) qoʻshilib, kerakli sahifa
yozuviga murojaat qilinadi. Sahifa jadvalidagi har bir yozuv mos keladigan
sahifaning fizik xotiradagi ramka (frame) raqamini oʻz ichiga oladi. Ushbu
ramka raqami sahifa ichidagi siljish (d) bilan birlashtirilib, yakuniy fizik manzil
hosil qilinadi.
Bu jarayon GeeksforGeeks (2024) maqolasida keltirilgan sof sahifalash va sof
segmentatsiyadagi manzillarni oʻtkazish jarayonlarining kombinatsiyasi sifatida
qaralishi mumkin. Segmentatsiya dasturning mantiqiy tuzilishini taʼminlasa, sahifalash
esa xotiradan samarali foydalanish va fragmentatsiyani kamaytirishga yordam beradi.
Segment-sahifali taqsimlashning afzalliklari
Segment-sahifali xotira boshqaruvi bir qator muhim afzalliklarga ega:
•
Mantiqiy tuzilmani saqlash:
Segmentatsiya elementini saqlab qolish
orqali dasturning mantiqiy birliklari (kod, maʼlumotlar, stek) alohida
himoyalanishi va ulashilishi (sharing) mumkin. Bu dasturchilar uchun qulaylik
yaratadi.
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
256
2181-3187
•
Fragmentatsiyani
kamaytirish:
Har
bir
segment
sahifalarga
boʻlinganligi sababli, tashqi fragmentatsiya muammosi sezilarli darajada
kamayadi. Sahifalar kichik va bir xil oʻlchamda boʻlgani uchun xotirada boʻsh
joylarni topish va ulardan foydalanish osonlashadi. Ichki fragmentatsiya esa
faqat har bir segmentning oxirgi sahifasida yuzaga kelishi mumkin.
•
Moslashuvchanlik:
Segmentlar
oʻzgaruvchan oʻlchamda boʻlishi
mumkin, bu esa dasturning turli ehtiyojlariga moslashish imkonini beradi.
•
Himoya va ulashish imkoniyatlari:
Segment darajasida himoya bitlari
(oʻqish, yozish, bajarish huquqlari) va ulashish mexanizmlarini qoʻllash
osonlashadi. Turli jarayonlar bir xil kod segmentini ulashishi mumkin, bu esa
xotirani tejashga yordam beradi.
•
Dinamik oʻsish:
Segmentlar dinamik ravishda oʻsishi yoki qisqarishi
mumkin (maʼlum darajada), bu esa dasturning xotira ehtiyojlarining
oʻzgarishiga moslashishga yordam beradi.
Segment-sahifali taqsimlashning kamchiliklari
Afzalliklariga qaramay, segment-sahifali taqsimlashning baʼzi kamchiliklari ham
mavjud:
•
Murakkablik:
Bu yondashuv sof sahifalash yoki sof segmentatsiyaga
qaraganda ancha murakkab. Manzillarni oʻtkazish jarayoni ikki bosqichli boʻlib,
ikkita jadvalga (segment jadvali va sahifa jadvali) murojaat qilishni talab etadi.
Bu esa manzillarni oʻtkazish vaqtini oshirishi mumkin.
•
Qoʻshimcha xarajatlar (Overhead):
Ikkita jadvalni saqlash va ularga
murojaat qilish uchun qoʻshimcha xotira va apparat taʼminoti (masalan, TLB –
Translation Lookaside Buffer) talab etiladi. Bu tizimning umumiy xarajatlarini
oshirishi mumkin.
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
257
2181-3187
•
Ichki fragmentatsiya:
Garchi tashqi fragmentatsiya kamaytirilgan
boʻlsa-da, har bir segmentning oxirgi sahifasida ichki fragmentatsiya yuzaga
kelishi mumkin. Agar segmentlar soni koʻp boʻlsa, bu umumiy ichki
fragmentatsiyani sezilarli darajada oshirishi mumkin.
•
Manzillarni oʻtkazish vaqti:
Ikkita jadvalga murojaat qilish zarurati
tufayli manzillarni oʻtkazish vaqti sof sahifalashga qaraganda uzoqroq boʻlishi
mumkin. Biroq, TLB kabi kesh mexanizmlari bu muammoni yumshatishga
yordam beradi.
Sof segmentatsiya va sof sahifalash bilan taqqoslash
Sof sahifalash bilan taqqoslaganda:
•
Afzalliklari:
Segment-sahifali taqsimlash dasturning mantiqiy tuzilishini
yaxshiroq aks ettiradi va segment darajasida himoya hamda ulashishni
osonlashtiradi.
•
Kamchiliklari:
Manzillarni oʻtkazish jarayoni murakkabroq va sekinroq
boʻlishi mumkin (TLB hisobga olinmaganda).
Sof segmentatsiya bilan taqqoslaganda:
•
Afzalliklari:
Segment-sahifali taqsimlash tashqi fragmentatsiyani deyarli
yoʻq qiladi, chunki segmentlar sahifalarga boʻlinadi va bu sahifalar xotiraning
istalgan boʻsh ramkalariga joylashtirilishi mumkin.
•
Kamchiliklari:
Ichki fragmentatsiya muammosi (segmentning oxirgi
sahifasida) paydo boʻladi va manzillarni oʻtkazish mexanizmi murakkablashadi.
GeeksforGeeks (2024) maqolasida keltirilganidek, sahifalashda dastur bir xil
oʻlchamdagi sahifalarga boʻlinadi va operatsion tizim bu jarayon uchun masʼuldir,
segmentatsiyada esa dastur oʻzgaruvchan oʻlchamdagi segmentlarga boʻlinadi va bu
koʻpincha kompilyator tomonidan amalga oshiriladi. Segment-sahifali taqsimlash
ushbu ikki yondashuvni birlashtirib, ularning ijobiy tomonlarini olishga intiladi.
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
258
2181-3187
Amaliy qoʻllanilishi
Segment-sahifali xotira boshqaruvi baʼzi tarixiy va zamonaviy operatsion
tizimlarda qoʻllanilgan yoki qoʻllanilmoqda. Masalan, Intel x86 arxitekturasi (ayniqsa,
32-bitli rejimda) segmentatsiya va sahifalashni birgalikda qoʻllab-quvvatlaydi. Bu
arxitekturalarda segmentlar himoya va manzillar fazosini ajratish uchun ishlatilsa,
sahifalash esa virtual xotirani amalga oshirish va xotiradan samarali foydalanish uchun
ishlatiladi.
Biroq, koʻplab zamonaviy 64-bitli operatsion tizimlar (masalan, Windows, Linux,
macOS ning yangi versiyalari) asosan
Xulosa
Xotiraning segment-sahifali taqsimlanishi operatsion tizimlarda xotirani
boshqarishning muhim gibrid yondashuvlaridan biri sifatida namoyon boʻladi. Ushbu
usul segmentatsiyaning mantiqiy afzalliklarini (dastur tuzilishini aks ettirish, himoya
va ulashish qulayligi) sahifalashning fizik afzalliklari (tashqi fragmentatsiyani bartaraf
etish, xotiradan samarali foydalanish) bilan birlashtirishga intiladi. Maqolada koʻrib
chiqilganidek, bu yondashuvda dasturning mantiqiy manzillar fazosi avval
segmentlarga, soʻngra har bir segment sahifalarga boʻlinadi, bu esa manzillarni
oʻtkazishda ikki bosqichli jarayonni (segment jadvali va sahifa jadvali orqali) talab
etadi.
Segment-sahifali taqsimlashning asosiy yutuqlari qatoriga mantiqiy tuzilmani
saqlagan holda fragmentatsiyani kamaytirish, moslashuvchanlikni taʼminlash hamda
himoya va ulashish imkoniyatlarini kengaytirish kiradi. Biroq, bu usul oʻzining
murakkabligi, manzillarni oʻtkazishdagi qoʻshimcha xarajatlar va vaqt sarfi hamda
segmentlarning oxirgi sahifalarida yuzaga kelishi mumkin boʻlgan ichki
fragmentatsiya kabi kamchiliklardan xoli emas. TLB kabi apparat yordami bu
xarajatlarni kamaytirishda muhim rol oʻynaydi.
ОБРАЗОВАНИЕ НАУКА И ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ В МИРЕ
https://scientific-jl.org/obr
Выпуск журнала №-69
Часть–4_ Мая –2025
259
2181-3187
Sof segmentatsiya va sof sahifalash bilan taqqoslaganda, segment-sahifali
yondashuv muayyan muvozanatni taklif etadi. U sof segmentatsiyaning tashqi
fragmentatsiya muammosini hal qilsa, sof sahifalashning dastur mantiqgʻiga
befarqligini bartaraf etadi. Intel x86 kabi baʼzi arxitekturalarda tarixan qoʻllanilgan
boʻlsa-da, zamonaviy 64-bitli operatsion tizimlar koʻpincha soddalashtirilgan
yondashuv sifatida asosan sahifalashga tayanadi va segmentatsiyadan cheklangan
darajada (masalan, himoya uchun) foydalanadi yoki umuman foydalanmaydi.
Xulosa qilib aytganda, xotiraning segment-sahifali taqsimlanishi xotira
boshqaruvi nazariyasi va amaliyotida muhim oʻrin tutadi. Uning prinsiplarini tushunish
operatsion tizimlar qanday ishlashini va xotira resurslaridan qanday qilib samarali
foydalanish mumkinligini anglash uchun zarurdir. Garchi zamonaviy tendensiyalar
soddaroq yondashuvlarga qarab oʻzgarayotgan boʻlsa-da, segment-sahifali
taqsimlashning asosiy gʻoyalari va u taklif qilgan yechimlar xotira boshqaruvi
sohasidagi bilimlar uchun qimmatlidir.
Foydalanilgan adabiyotlar
1.
Tutorialspoint. (n.d.).
Paged Segmentation and Segmented Paging
. Retrieved
May
16,
2025,
https://www.tutorialspoint.com/paged-segmentation-and-
2.
GeeksforGeeks. (2024, December 28 ).
Difference Between Paging and
Segmentation
.
Retrieved
May
16,
2025,
https://www.geeksforgeeks.org/difference-between-paging-and-segmentation/
