T10.3/T11.2 Virtuelt minne

Question 1

⭐️ Hvordan oversettes virtuelle adresser til fysiske adresser?

Answer 1

Operativsystemet bruker sidetabellen til å tilordne virtuelle sider til fysiske sider

Question 2

Hva består sidetabellen av?

Answer 2

Minnet delt inn i sider på typsik 4 KiB

Question 3

Prosess

Answer 3

Et kjørende program med en tilstand

Question 4

⭐️ Hvilket arbeid gjør programvaren under oversetting av virtuelle adresser til fysiske adresser?

Answer 4

Operativsystemet endrer sidetabellen som er lagret i minnet

Question 5

Adresse oversettelse

Answer 5

Prosessen der en virtuell adresse blir mappet til en adresse brukt til å aksessere minnet

Question 6

Hvor ligger sidetabellen?

Answer 6

I hovedminnet

Question 7

⭐️ Hvilket arbeid gjør maskinvaren under oversetting av virtuelle adresser til fysiske adresser?

Answer 7

Maskinvaren har sidetabell registeret som peker på starten av sidetabellen

Question 8

De minst signifikante bitene i en adresse går til hvilke verdier?

Answer 8

Verdier inni siden

Question 9

Hva angir den delen av adressen som ikke består av LSB?

Answer 9

Sidenummeret

Question 10

Dersom den gyldige bit’en vi bruker i sidetabell inngangsverdien er on vil det si at

Answer 10

siden er i minnet og inngangsverdien inneholder det fysiske sidetallet

Question 11

Dersom den gyldige bit’en vi bruker i sidetabell inngangsverdien er off vil det si at

Answer 11

siden ikke er i hovedminnet og en sidefeil oppstår

Question 12

⭐️ Hvordan brukes et Translation Lookaside Buffer til å implementere rask adresseoversettelse?

Answer 12

• Lagrer et hurtigbuffer med nylig brukte sideoversettelser.
• Når en virtuell adresse skal oversettes, sjekker systemet først TLB
• Dersom oversettelsen finnes der, kan den fysiske adressen hentes raskt, ellers så må systemet gå gjennom hele sidekartet

Question 13

Hvordan optimaliserer man en TLB?

Answer 13

Gjør TLB’en fullassosiativ - øker treffrate
Legger til maskinvarestøtte for å slå opp i sidetabellen - reduserer kostnad ved bom

Question 14

⭐️ Hvordan kan virtuelt minne brukes til å beskytte prosesser fra hverandres minneaksesser?

Answer 14

Virtuelt minne beskytter prosesser fra hverandres minneaksesser ved å isolere minneområdene til hver prosess. Dette gjøres ved
- Isolasjon av minneområder
- Systemmodi
- Prosessortilstand
- Modusbytte
- Kontekstbytte

Question 15

Hvilke to systemmodi trenger man minst for å implementere beskyttelse?

Answer 15

Brukermodus og systemmodus

Question 16

Priviligerte instruksjoner

Answer 16

generer unntak hvis de kjøres i brukermodus

Question 17

En funksjonalitet som kreves for å implementere beskyttelse er en tilstand i prosessoren som kan

Answer 17

leses i brukermodus, men kun skrives i systemmodus

Question 18

En funksjonalitet som kreves for å implementere beskyttelse er at man kan bytte mellom

Answer 18

brukermodus og systemmodus

Question 19

Kontekstbytte

Answer 19

Å bytte mellom prosesser

Question 20

Hva går isolasjon av minneområder ut på?

Answer 20

Hver prosess har sitt eget minneområde, som hindrer feil og villet tilgang fra andre prosesser.

Question 21

Hva går systemmodi ut på?

Answer 21

Det finnes minst to modi - brukermodus og systemmodus. Priviligerte instruksjoner kan kun kjøres i systemmodus, og forsøk på å kjøre dem i brukermodus genererer unntak.

Question 21

Hva går prosessortilstand ut på?

Answer 21

Visse tilstander i prosessoren kan leses i brukermodus, men kun skrives i systemmodus. Dette inkluderer modusbit (som indikerer systemmodus) og sidetabellpeker (som peker til prosessens sidetabell).

Question 22

Hva går modusbytte ut på?

Answer 22

Systemet kan bytte mellom brukermodus og systemmodus via systemkall (f.eks. ecall i RISC-V) og systemretur (sret i RISC-V).

Question 23

Hva går kontekstbytte ut på?

Answer 23

Når prosesser byttes, lagrer operativsystemet all tilstanden til den nåværende prosessen slik at den kan gjenopptas senere uten problemer. Operativsystemet fungerer som en privilegert prosess med spesielle rettigheter

Question 24

Hvordan oppstår sidefeil?

Answer 24

Når siden vi aksesserer ikke er i minnet

Question 25

⭐️ Hvordan håndteres sidefeil?

Answer 25

- Prosessoren fullfører alle instruksjoner før load-instruksjonen og generer et unntak - Operativsystem håndterer unntaket - Prosessoren utfører load-instruksjonen

Question 26

⭐️ Hvordan håndteres genereringen av unntak pga. sidefeil?

Answer 26

- Operativsystemet bytter til systemmodus og lagrer tilstanden til prosessen som utførte instruksjonen - Setter inn den manglende siden i minnet og oppdaterer sidetabellen - Legger inn den nye tilordningen i TLB - Skriver tilbake tilstanden til prosessen - Bytter til brukermodus og returnerer kontroll til prosessen

Question 27

⭐️ Hva er en virtuell maskin?

Answer 27

En programvarebasert emulering av en fysisk datamaskin. Som støttes av programvare kalt VMM, som administrerer de virtuelle maskinene. Den underliggende maskinvareplattformen kalles "host", og dens ressurser deles med "guest" VMs.

Question 28

Hvilke krav stilles til VMM?

Answer 28

Må ha minst to prosessormoduser: system og bruker. Må ha et sett med privilegerte instruksjoner som kun kan aksesseres i systemmodus.

Question 29

Hva er fordelene med virtuelle maskiner?

Answer 29

Forbedrer beskyttelse ved å isolere miljøer. Gjør det enklere å håndtere programvare. Gjør det enklere å håndtere maskinvare.

Question 30

Hvordan kan man forbedre ytelsen til virtuelle maskiner?

Answer 30

Redusere kostnaden av prosessorvirtualisering. Redusere interrupt overhead på grunn av virtualisering. Styre interrupts direkte til riktig VM uten å bruke VMM.