Плоская модель памяти

Плоская модель памяти или же линейная модель памяти относится к адресация памяти парадигма, в которой "объем памяти отображается в программе как один непрерывный адресное пространство."^[1] В ЦПУ может напрямую (и линейно ) адрес все доступные объем памяти места, не прибегая к каким-либо сегментация памяти или же пейджинг схемы.

Управление памятью и перевод адресов все еще может быть реализовано на вершине плоская модель памяти, чтобы облегчить Операционная система функциональность, защита ресурсов, многозадачность или увеличить объем памяти сверх ограничений, налагаемых физическим адресным пространством процессора, но ключевой особенностью плоской модели памяти является то, что все пространство памяти является линейным, последовательным и непрерывным от нулевого адреса до MaxBytes - 1.

В простом контроллере или в однозадачность встроенное приложение, в котором управление памятью не требуется и не желательно, модель плоской памяти является наиболее подходящей, поскольку она обеспечивает самый простой интерфейс с точки зрения программиста, с прямым доступом ко всем ячейкам памяти и минимальной сложностью дизайна.

В компьютерной системе общего назначения, которая требует многозадачности, распределения ресурсов и защиты, система с плоской памятью должна быть дополнена некоторой схемой управления памятью, которая обычно реализуется посредством комбинации выделенного оборудования (внутри или вне ЦП) и встроенного программного обеспечения. в операционную систему. Модель плоской памяти (на уровне физической адресации) по-прежнему обеспечивает максимальную гибкость для реализации этого типа управления памятью.

Большинство архитектур процессоров реализуют плоский дизайн памяти, включая все ранние 8 бит процессоры, Motorola 68000 серии и т. д. Исключением был оригинальный 8086, Первый 16-разрядный микропроцессор Intel, в котором реализована грубая сегментированный модель памяти, которая позволяла получить доступ к более чем 64 КБ памяти без затрат на расширение всех адресов до более чем 16 бит.

Модели памяти

Большинство современных моделей памяти попадают в одну из трех категорий:

Простой интерфейс для программистов, чистый дизайн
Наибольшая гибкость благодаря равномерной скорости доступа (переключение страниц сегментированной памяти обычно вызывает различную задержку из-за более длительного доступа к другим страницам либо из-за дополнительной логики ЦП при изменении страницы, либо из-за требований к оборудованию)
Минимум аппаратного и центрального процессора для простых приложений контроллера^{[требуется разъяснение ]}
Максимальная скорость исполнения^{[Почему? ]}
Не подходит для обычных вычислительных или многозадачных операционных систем, если не улучшен^{[Почему? ]} с дополнительным аппаратным / программным обеспечением для управления памятью; но это почти всегда так в современных CISC процессоры, которые реализуют передовые технологии управления памятью и защиты над плоской моделью памяти. Linux например использует плоскую модель памяти, см. сегментация памяти x86 # Практики.

Модель выгружаемой памяти

Подходит для многозадачности, общего проектирования операционных систем, защиты и распределения ресурсов
Подходит для реализации виртуальной памяти
Больше ресурсов процессора, несколько более низкая скорость
Сложнее программировать
Жесткие границы страниц, не всегда эффективные с точки зрения памяти
Это модель памяти Pentium Pro а новые процессоры x86 используют 32-битный режим адресации при адресации памяти с использованием 36-битных адресов. Это называется Расширение физического адреса

Модель сегментированной памяти X86

Подобно выгружаемой памяти, но подкачка достигается неявным сложением двух относительно сдвинутых регистров: сегмент: смещение
Границы переменных страниц, более эффективные и гибкие, чем модель страничной памяти
Довольно сложно и неудобно с точки зрения программиста
Сложнее для компиляторов
Страницы могут перекрываться / плохая защита и изоляция ресурсов
Переписка с переводом "многие на один адрес": много сегмент: смещение комбинации разрешаются на один и тот же физический адрес
Повышенная вероятность ошибок программирования
Реализовано в оригинальном Intel 8086, 8088, 80186, 80286, и при поддержке 80386 и все последующие x86 машин до наших дней Pentium и Ядро 2 процессоры. С тех пор эта модель памяти осталась в машинах x86, которые теперь обеспечивают многорежимную работу и редко работают в совместимом сегментированном режиме.^{[требуется разъяснение ]} Видеть сегментация памяти x86 для подробностей.

В архитектурах x86 при работе в реальный режим (или эмуляция), физический адрес вычисляется как:^[2]

Адрес = 16 × сегмент + смещение

(То есть 16-битный сегментный регистр сдвигается влево на 4 бита и добавляется к 16-битному смещению, в результате получается 20-битный адрес.)

Плоская модель памяти - Flat memory model

Содержание

Модели памяти