Виртуальная память без аппаратной поддержки

Question

При чтении this вопрос и его ответ Я не мог не подумать, почему это обязательно для аппаратного обеспечения для поддержки виртуальной памяти?

Например, не могу ли я имитировать это поведение только с программным обеспечением (например, o.s с изображением всей памяти в виде таблицы, перехватывать все связанные с памятью действия и выполнять само отображение)?

Есть ли какая-либо ОС, которая реализует такие методы?

Answer 1

Насколько я знаю, No.

intercept all memory related actions? Это выглядит неважно, но я должен быть очень очень медленный.

Например, предположим, что этот код:

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<)

Этот простой цикл скомпилирован в подчиняющегося gcc -std=c99 -O3 с 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 

Даже это действительно очень просто функция имеет машинные коды, которые получают доступ к памяти. Вероятно, код симуляции ОС содержит сотни машинных кодов. Тогда мы можем догадаться, что скорость доступа к кодам памяти будет замедляться как минимум в сотни раз.

Кроме того, это когда вы можете посмотреть только Коды доступа к памяти. Вероятно, у вашего процессора нет этой функции, вы должны использовать пошаговую отладку, например, флаг ловушки x86, и проверять каждую команду каждый раз.

Все ухудшается - недостаточно проверить коды. Вы можете захотеть, чтобы IP (указатель инструкций) соответствовал правилу виртуальной памяти вашей ОС, поэтому вы должны проверить, превышает ли IP границу страницы после запуска каждого кода. Вы также должны очень осторожно иметь дело с кодами, которые могут изменить IP, например jmp, call, ret, ...

Не думаю, что это может быть эффективно реализовано. Он не может быть эффективно реализован. Скорость - одна из важнейших частей операционной системы. Если ОС станет немного медленным, все системы будут затронуты. В этом случае это не бит - ваш компьютер замедляется лотов и лотов. Более того, реализация этого очень сложна, как я сказал выше - я бы предпочел написать эмулятор процессора, который имеет аппаратную поддержку виртуальной памяти, чем эту сумасшедшую работу!