La mémoire virtuelle sans support matériel

Question

Lors de la lecture this question et sa réponse que je ne pouvais pas empêcher de penser pourquoi est-il obligatoire pour le matériel pour soutenir la mémoire virtuelle? Par exemple, est-ce que je ne peux pas simuler ce comportement avec un logiciel seulement (par exemple le o.s avec représenter toute la mémoire comme une table, intercepter toutes les actions liées à la mémoire et faire le mapping lui-même)?

Y at-il OS qui implémente ces techniques?

Answer 1

Pour autant que je sache, Pas.

intercept all memory related actions? Il ne semble pas impossible, mais je dois être très très lente.

Par exemple, supposons que ce code:

int f(int *a1, int *b1, int *c1, int *d1) 
{ 
    const int n=100000; 

    for(int j=0;j<n;j++){ 
     a1[j] += b1[j]; 
     c1[j] += d1[j]; 
    } 
} 

(From here >o<)

Cette simple boucle est compilé en suivant par gcc -std=c99 -O3 avec gcc 4.8.3:

push %edi      ; 1 
xor %eax,%eax 
push %esi      ; 2 
push %ebx      ; 3 
mov 0x10(%esp),%ecx   ; 4 
mov 0x14(%esp),%esi   ; 5 
mov 0x18(%esp),%edx   ; 6 
mov 0x1c(%esp),%ebx   ; 7 
mov (%esi,%eax,4),%edi  ; 8 
add %edi,(%ecx,%eax,4)  ; 9 
mov (%ebx,%eax,4),%edi  ; 10 
add %edi,(%edx,%eax,4)  ; 11 
add $0x1,%eax 
cmp $0x186a0,%eax 
jne 15 <_f+0x15>    ; 12 
pop %ebx      ; 13 
pop %esi      ; 14 
pop %edi      ; 15 
ret        ; 16 

Même ce vraiment très simple La fonction a codes machine qui accèdent à la mémoire. Probablement le code de simulation d'OS a des centaines de codes machine, alors nous pouvons deviner que la vitesse des codes d'accès mémoire ralentira des centaines de fois au moins.

De plus, c'est quand vous pouvez regarder seulement codes d'accès-mémoire. Probablement votre processeur n'a pas cette fonctionnalité, vous devez utiliser le débogage pas à pas, comme le drapeau de trappe de x86, et vérifier chaque commande à chaque fois.

choses va plus mal - Il ne suffit pas de vérifier les codes. Vous pouvez également vouloir que IP (Instruction Pointer) suive également la règle de mémoire virtuelle de votre système d'exploitation, vous devez donc vérifier si l'adresse IP est au-dessus de la limite de la page après l'exécution de chaque code. Vous devez également très attentivement traiter avec les codes qui peuvent changer IP, tels que jmp, call, ret, ...

Je ne pense pas qu'il peut être mis en œuvre efficacement. Il ne peut pas être implémenté efficacement. La vitesse est l'une des parties les plus importantes du système d'exploitation. Si le système d'exploitation devient un peu lent, tout le système est affecté. Dans ce cas, ce n'est pas un peu - votre ordinateur est lent beaucoup et. De plus, l'implémentation est très difficile comme je l'ai dit plus haut - je préfèrerais écrire un émulateur d'un processeur qui a de la mémoire virtuelle supportée par le matériel que ce travail fou!