栈在虚拟内存和物理内存映射的增长问题

分段

为了解决仅仅使用基址和界限寄存器将进程重定位到物理内存区域，会产生大量的空隙，导致内存没有被有效利用。所以产生了分段的概念，在MMU中，不仅仅一对引入基址和界限寄存器，而是给地址空间内的每个逻辑段一对。一段是地址空间里的一个连续定长的区域。并且只有已用的内存才会在物理内存中分配空间。

如何引用段

虚拟地址被分为两个部分，第一个部分表示哪个段，第二个部分表示在段内的地址偏移量。如果地址空间内有三个段，那么需要前两位来表示段，剩下的表示偏移。
如上图所示，它指明了第一个段中104（十进制）偏移的位置。
也有隐式的方法来表示，比如硬件可以通过地址的产生方式来确定段。

虚拟地址的地址转换

正向增长的段，其虚拟地址对应的物理地址很好计算。
只需要将偏移量加在Base地址上就行。
对于栈这种增长方向为负的来说，需要先计算段的最大偏移量，比如现在有要访问的虚拟地址是15KB（以最开始的两个图为例），那么它应该映射到物理内存的27KB位置，这个虚拟地址的二进制形式是 11 1100 0000 0000前两位是段的表示，那么后12位则是偏移量的可用区域，可用区域为 11 0000 0000 0000 到 11 1111 1111 1111（当然哪些真正可用需要看规定的段的大小）那么最大偏移量为4KB($2^{12}$)，由于栈是负增长的，而虚拟地址中的偏移量是表示距离 11 0000 0000 0000的大小，而距离栈的偏移量的Base应该是虚拟地址的偏移量减去4KB，也就是3KB-4KB=-1KB，从而得到27KB。