PSE-36 - PSE-36

В вычисление, PSE-36 (36-битное расширение размера страницы)[1] относится к особенности x86 процессоры, которые расширяют физическая память Возможности адресации от 32 до 36 бит, что позволяет адресовать до 64 ГБ памяти.[2] По сравнению с Расширение физического адреса (PAE), PSE-36 является более простой альтернативой адресации более 4 ГБ памяти. Он использует Расширение размера страницы (PSE) и измененная таблица каталогов страниц для отображения страниц размером 4 МБ в физическое адресное пространство размером 64 ГБ. Обратной стороной PSE-36 является то, что, в отличие от PAE, размер страницы размером 4 КБ не превышает отметки 4 ГБ.[3]

PSE-36 был введен в архитектуру x86 с Pentium II Xeon и изначально рекламировалась как часть «Архитектуры расширенной серверной памяти Intel».[2][4] (иногда сокращенно ESMA[5]), брендинг, который также включал немного более старый PAE (и, следовательно, Pentium Pro, который поддерживал только PAE, был объявлен как имеющий только «поддержку подмножества» для ESMA).[1]

Расцвет PSE-36 был относительно недолгим. Основным преимуществом PSE-36 было то, что, в отличие от PAE, он не требовал доработки внутренних компонентов операционной системы, и, таким образом, PSE-36 оказался подходящей временной мерой.[6] вокруг Windows NT 4.0 Срок действия Enterprise Edition. Более новые операционные системы Microsoft, включая Windows 2000 Поддерживаю только PAE.[7] Некоторые операционные системы, такие как Linux полностью пропустил PSE-36.[8] Несмотря на это, AMD, а затем Intel решили обеспечить поддержку PSE до 40 бит в своих 64-битных процессорах при работе в устаревший режим.

Операция

Обнаружение

Поддержка PSE-36 обозначается битом 17 EDX (начиная с 0) в результате cpuid для биты функций. (Этот бит отличается от поддержки простого PSE, который обозначается битом 3 в том же регистре).[9][10]

Активация и использование

Что касается активации PSE-36, здесь, однако, нет отдельного бита от того, который включает PSE.[10] Пока процессор (на что указывает cpuid) и набор микросхем поддерживают PSE-36, включая только PSE (установив бит 4, PSE, системного реестра CR4) позволяет использовать большие страницы размером 4 МБ (в диапазоне 64 ГБ) вместе с обычными страницами размером 4 КБ (которые, однако, ограничены диапазоном 4 ГБ).[10]

Если более новая возможность PSE-36 доступна на ЦПУ, как проверено с помощью CPUID инструкции, тогда еще 4 бита в дополнение к 10 битам, используемым в PSE, используются внутри записи каталога страниц, указывающей на большую страницу. Это позволяет разместить большую страницу в 36-битном адресном пространстве.[10]

Бит PS (бит 7) в записи каталога страниц (PDE) указывает, относится ли эта запись к таблице страниц (которая описывает страницы размером 1024 4 КиБ) или к одной странице размером 4 МБ. Структуры PDE в нормальном режиме, режиме PSE и режиме PSE-36 следующие:

Запись в каталоге страниц для 32-битного подкачки
31–2221–1716–131211–9876543210
не-PSEбазовый адрес таблицы страницпольза0PS = 0ignАPCDPWTUWп
PSEбит 31..22 адреса фрейма страницызарезервировано (должно быть равно нулю)PAT[а]польза0PS = 1D[b]АPCDPWTUWп
PSE-36бит 31..22 адреса фрейма страницызарезервировано (должно быть равно нулю)бит 35..32 адреса фрейма страницыPATпольза0PS = 1DАPCDPWTUWп
  1. Таблица атрибутов страницы; поскольку Pentium III, для старых процессоров должен быть равен нулю.
  2. Бит «грязный»: устанавливается в 1 ЦП, если на эту страницу был доступ для записи. Для страниц размером 4 КиБ этот флаг существует в соответствующей записи таблицы страниц (PTE).

Расширение до 40 бит

AMD расширяет эту схему до 40 бит адреса, интерпретируя биты 20..13 PDE как биты 39..32 базового адреса страницы в их AMD64 процессоров при работе в устаревший режим, поэтому зарезервирован только бит 21 (должен быть равен нулю). Однако обратите внимание, что CR4.PSE игнорируется в длинный режим и страницы размером 4 МБ в стиле PSE в этом режиме недоступны.[11] Таким образом, общий объем физической памяти, доступной для адресации в устаревшем режиме AMD64 с использованием страниц PSE 4 МБ, составляет 1024 ГБ.[6] Том Шенли назвал это расширение PSE-40,[6] хотя такого обозначения нет в официальной документации AMD.[11]

Последние руководства Intel (февраль 2014 г.) также указывают на поддержку до 40 бит в PSE. Однако точное количество битов PSE, поддерживаемых процессорами Intel, может быть меньше, и его следует определять с помощью CPUID для запроса максимальной ширины физического адреса, поддерживаемой процессором, путем вызова CPUID с помощью функция 80000008H и проверяем результат в EAX [7: 0].[12]

использование

Практическая полезность функции PSE-36 зависит от поддержки набором микросхем более 4 ГБ ОЗУ. Большинство наборов микросхем Pentium II не поддерживали такой объем памяти: 1 ГБ - это максимум для типичного набора микросхем Intel 440BX для настольных ПК и 2 ГБ для набора микросхем для рабочих станций 440GX. Только высококлассный сервер Intel 450NX Чипсет поддерживал 8 ГБ.[2][13] Таким образом, для серверов обычно рекламировалась поддержка PSE-36 (ESMA).[4]

В качестве подходящей операционной системы, поддерживающей PSE-36, в 1998 году Intel объявила Microsoft Windows NT Server, Enterprise Edition 4.0 и, предположительно, будущая NT 5.0, обе позволяют использовать через PSE36 драйвер устройства,[1] из-за чего большая часть операционной системы не знала о PSE-36 (только драйвер PSE36 временно активировал его) и о том, какой драйвер должен был вызываться приложениями, которые хотели получить доступ к более чем 4 ГБ.[6] Таким образом, Windows NT 4.0 Enterprise Edition использовала функцию PSE-36 в основном как RAM-диск.[3] Драйвер PSE36 использовался некоторыми приложениями на Windows NT Серверы 4.0 Enterprise Edition, например SAP liveCache,[14] Microsoft SQL Server 7.0,[7] Oracle 8.1.5,[15] и IBM DB2.[16] Однако в документации по настройке для последнего отмечается, что «К сожалению, в большинстве случаев прирост производительности, полученный с использованием драйвера PSE-36, не является впечатляющим. Во многих случаях сервер будет работать медленнее с 8 ГБ с использованием драйвера PSE-36, чем с 4 ГБ. без драйвера. [...] После более чем года экспериментов и настройки Microsoft и IBM отказались от поддержки PSE-36 из-за недостаточного прироста производительности. Драйвер все еще доступен для поставщиков Intel, но бесполезен для использование конечным потребителем ".[16]

Windows 2000 (NT 5.0) не поддерживает PSE-36,[7] из-за низкой производительности по сравнению с альтернативным PAE.[3] Windows 2000 также заменила API драйвера PSE36 новым API под названием Расширения окна адреса (AWE), который использовал PAE внизу.[7][15] (AWE был доступен только в Datacenter Server и Advanced Server в Windows 2000.) Приложения Windows впоследствии были перенесены на этот новый API, например начиная с Oracle 8.1.6[15] или MS SQL Server 2000.[7]

PSE-36 никогда не использовался Linux.[8]

По сравнению с PAE

Расширение физического адреса (PAE) является альтернативой PSE-36, которая также допускает 36-битную адресацию. PSE-36 имеет преимущества в том, что иерархия таблиц страниц не изменяется, записи страниц сохраняют свой старый 32-битный формат и не расширяются до 64 бит. Очевидным недостатком PSE-36 является то, что только большие страницы могут быть расположены в 64 ГБ физической памяти, а маленькие страницы могут быть расположены только в первых 4 ГБ физической памяти.[3]

Расширенная архитектура серверной памяти Intel

Архитектура расширенной серверной памяти Intel включает два 36-битных режима адресации в основном процессоре: PAE-36 и PSE-36.[1]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d «Расширенная архитектура серверной памяти Intel» (PDF). Номер заказа Intel: 243846-001. 1998 г.. Получено 2014-03-01.
  2. ^ а б c «Настройка производительности Netinfinity с Windows NT 4.0» (PDF). Redbooks.ibm.com. стр. 51–52. Получено 2014-03-01.
  3. ^ а б c d «Операционные системы и поддержка PAE». Msdn.microsoft.com. 2006-07-14. Получено 2014-03-01.
  4. ^ а б Дени Коннор (7 декабря 1998 г.). А вот и восьмипроцессорные серверы Xeon. Сетевой мир. п. 19. ISSN  0887-7661.
  5. ^ Майкл Миссбах; Уве М. Хоффманн (2000). Аппаратные решения SAP. Prentice Hall Professional. п. 62. ISBN  978-0-13-028084-8.
  6. ^ а б c d Том Шенли (2009). Архитектура набора команд x86. MindShare Press. С. 578–579. ISBN  9780977087853.
  7. ^ а б c d е Плотина Саджал (2004 г.). Оптимизация настройки производительности запросов SQL Server. Апресс. п. 28. ISBN  978-1-4302-0407-7.
  8. ^ а б Даниэль П. Бове; Марко Чезати (17 ноября 2005 г.). Понимание ядра Linux. "O'Reilly Media, Inc.". п. 52. ISBN  978-0-596-55491-0.
  9. ^ Идентификация процессора Intel и инструкция CPUID В архиве 2013-07-24 в Wikiwix, примечание по применению Intel AP-485
  10. ^ а б c d Том Шенли (2005). Полный Pentium 4: генеалогия процессоров IA32. Эддисон Уэсли Профессионал. С. 732–736. ISBN  978-0-321-24656-1.
  11. ^ а б Корпорация AMD (сентябрь 2012 г.). «Том 2: Системное программирование» (PDF). Руководство программиста по архитектуре AMD64 (3.22 ред.). Корпорация AMD. С. 25–26 и 125–126. Получено 2014-02-17.
  12. ^ "Руководство разработчика программного обеспечения для архитектур Intel 64 и IA-32, том 3A: Руководство по системному программированию, часть 1" (PDF). Intel. п. «4-5» и «4-11». Если механизм PSE-36 не поддерживается, M равно 32, и эта строка не применяется. Если поддерживается механизм PSE-36, M - минимум 40 и MAXPHYADDR (эта строка не применяется, если MAXPHYADDR = 32). См. Раздел 4.1.4, чтобы узнать, как определить MAXPHYADDR и поддерживается ли механизм PSE-36. [...] CPUID.80000008H: EAX [7: 0] сообщает ширину физического адреса, поддерживаемую процессором. (Для процессоров, которые не поддерживают функцию CPUID 80000008H, ширина обычно равна 36, если CPUID.01H: EDX.PAE [бит 6] = 1, и 32 в противном случае.) Эта ширина называется MAXPHYADDR. MAXPHYADDR - не более 52.
  13. ^ Процессор Intel Pentium II Xeon. Новые чипсеты для Pentium II Xeon
  14. ^ "Как liveCache <7.4 использует PSE36 / AWE". Stechno.net. 2003-04-04. Получено 2014-03-01.
  15. ^ а б c Майкл Р. Олт (17 февраля 2003 г.). «Увеличение доступной памяти в Linux и Windows» (PDF). Белая книга ROBO Books. стр. 10–12. Получено 2014-03-01.
  16. ^ а б Настройка серверов IBM xSeries для повышения производительности (PDF) (3-е изд.). IBM SG24-5287-02. Июнь 2002. с. 97. Архивировано с оригинал (PDF) на 2014-03-03.