2021-03 [prednáška] Virtuálna pamäť

Zhrnutie prednášky

Prednáška predstavuje virtuálnu pamäť ako mechanizmus izolácie procesov, ktorý každému procesu vytvára ilúziu, že vlastní celý adresný priestor. Vysvetľuje princíp stránkovania na architektúre RISC-V používanej v XV6, kde hardvér (MMU) prekladá virtuálne adresy na fyzické pomocou tabuľky stránok, pričom každý proces aj jadro majú vlastnú tabuľku. Prístup k registru, ktorý ukazuje na tabuľku stránok, je vyhradený len pre kernel mód, čím sa zabraňuje užívateľským procesom meniť mapovanie a narúšať izoláciu. Popisuje sa tiež inicializačný proces procesora, ktorý štartuje bez zapnutého stránkovania, aby mohol jadro najprv vyplniť tabuľku a až potom stránkovanie aktivovať. Na záver sú spomenuté možnosti stránkovania — kontrola oprávnení na čítanie/zápis, rozlíšenie kernel/user prístupu a sledovanie zmien obsahu stránky.

• - Virtuálna pamäť slúži na izoláciu procesov – každý proces má dojem vlastného adresného priestoru.
• - Preklad virtuálnej adresy na fyzickú zabezpečuje hardvér (MMU) pomocou tabuľky stránok (page table).
• - Každý proces aj jadro majú vlastnú tabuľku stránok; odkaz na ňu je uložený v špeciálnom registri procesora.
• - Zmenu mapovacieho registra môže vykonať len kód bežiaci v kernel móde, čím sa zaisťuje bezpečnosť a izolácia.
• - Procesor štartuje bez zapnutého stránkovania, jadro musí najprv vyplniť tabuľku a register, až potom stránkovanie aktivuje.
• - Prístup k nenamapovanej adrese vyvolá výnimku pamäte a ukončenie procesu (bežná chyba pri programovaní).
• - Stránkovanie umožňuje rozlíšiť práva čítania/zápisu, kernel/user prístup a sledovať, či bola stránka modifikovaná.

Zhrnutie pripravené s pomocou AI z prepisu videa.