Microprocesadores. Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits. Alejandro Furfaro

Transcripción

1 Microprocesadores Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Alejandro Furfaro Mayo de 2012

2 Temario 1 Segmentación Generalidades Sub Modos IA-32e 2 Paginación Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

3 Segmentación Generalidades Descriptores de segmento en 64 bits Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

4 Direcciones Segmentación Generalidades Seguimos conceptualmente con las mismas definiciones: Dirección Lógica Es el mismo puntero far compuesto por el par de registros de segmento:offset, con la única diferencia que ahora el offset es un valor de 64 bits. Dirección Lineal Es un número de 64 bits, producto de sumar a la base del segmento que se obtiene del descriptor, el valor del offset que en modo IA-32e está en un registro de 64 bits. Dirección Física Es el número traducido por la Unidad de Paginación a partir de la dirección lineal de 64 bits, y que sale finalmente por los pines de address del procesador. Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

5 Segmentación Direccionamiento Canónico Generalidades La arquitectura de 64 bits define un espacio de direcciones lineales de 64 bits. Sin embargo la cantidad de bits soportados en una dirección Lineal es implementación dependiente. El primer procesador con extensiones de 64 bits soportaba direcciones lineales de 48 bits Para manejar esta situación se define el concepto de Dirección Canónica, como aquella que tiene los bits 63 hasta el mas significativo implementado por la arquitectura, o bien todos en 0 o bien todos en 1. Si como resultado de la generación de la dirección lineal, esta no resulta en un formato canónico, se genera una excepción #GP en el caso de estar involucrados los registros CS, ES, o DS, o bien una excepción #SS en el caso de estar involucrado el registro SS. Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

6 Segmentación Espacio Físico en 64 bits Generalidades Es implementación dependiente Para averiguarlo se debe emplear la instrucción CPUID, función 0x En general la función se pasa como valor en el registro eax, y los resultados retornan en los registros de propósito general. Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

7 Segmentación Generalidades Tipos de Descriptores de Sistema en 64 bits Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

8 Segmentación Sub Modos IA-32e Como se selecciona un sub-modo u otro? El procesador no dispone de un mecanismo para seleccionar los sub-modos Si se ejecuta código en un segmento cuyo atributo L lo marca como de 64 bits y se está en el modo IA-32e, el procesador trabaja en el modo 64 bits. Si el procesador está en modo IA-32e, pero se está ejecutando código en un segmento de 32 o 16 bits de acuerdo con sus atributos en el descriptor correspondiente, el procesador se encuentra trabajando en el modo Compatibilidad. Ambos modos pueden coexistir. Un proceso puede trabajar en modo 64 bits, y otro en modo compatibilidad. En el modo compatibilidad las reglas de segmentación son las mismas que en el Modo Protegido de 32 bits. En el modo 64 bits las reglas de modo protegido cambian Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

9 Segmentación Sub Modos IA-32e Reglas de segmentación en 64 bits En el modo 64 bits la segmentación está casi diluida. Los segmentos asociados a los registros CS, DS, ES, y SS, tienen dirección Base 0, a partir de la cual se despliega un espacio Lineal de direcciones que coincide con la dirección efectiva, es decir con el valor de offset contenido en el registro de desplazamiento. Los registros FS y GS pueden tener otra dirección base de modo de dejar alguna herramienta de direccionamiento mas amplia al menos al nivel del Sistema Operativo. En el modo 64 bits no se chequea el límite de segmento contra el valor del registro de desplazamiento. Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

10 Paginación Hay tres modos de Paginación posibles Los tres modos dependen del estado de tres bits: CR0.PG, CR4.PAE, y IA32 EFER.LME Paginación de 32 bits.para ingresar a este modo se deben establecer los siguientes valores: CR0.PG = 1, CR4.PAE = 0, y IA32 EFER.LME = 0. Paginación PAE.Para ingresar a este modo se deben establecer los siguientes valores: CR0.PG = 1, CR4.PAE = 1, y IA32 EFER.LME = 0. Paginación de 64 bits.para ingresar a este modo se deben establecer los siguientes valores: CR0.PG = 1, CR4.PAE = 1, y IA32 EFER.LME = 1. Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

11 Paginación Características de cada Modo Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

12 Paginación Estructura General de Paginación Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

13 Paginación Paginación de 32 bits Para trabajar con páginas de 4 Kbytes se tiene la siguiente estructura jerárquica. Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

14 Paginación Paginación de 32 bits Para trabajar con páginas de 4 Mbytes se tiene la siguiente estructura jerárquica. Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

15 Paginación Paginación de 64 bits Para trabajar con páginas de 4Kbytes de tamaño en modo 64 bits se tiene la siguiente estructura jerárquica. Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

16 Paginación Paginación de 64 bits Para trabajar con páginas de 2Mbytes de tamaño en modo 64 bits se tiene la siguiente estructura jerárquica. Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

17 Paginación Paginación de 64 bits Para trabajar con páginas de 1 Gbyte de tamaño (ouch!!) en modo 64 bits se tiene la siguiente estructura jerárquica. Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18

18 Paginación de 64 bits Paginación Páginas de 1 Gbyte de tamaño???? Sip... siempre que CPUID, función 0x , devuelva el bit 26 de EDX seteado... Alejandro Furfaro () Procesador IA-32 - Gestión de Memoria en 64 bits Mayo de / 18