2

Источник говорит, что модель плоской памяти - парадигма, в которой память представляется программе как единое непрерывное адресное пространство. ЦП может напрямую (и линейно) адресовать все доступные без необходимости прибегать к каким-либо видам схемы сегментации памяти или подкачки. Слышал, что такая модель памяти сейчас используется везде, но каким образом тогда память программы все равно разбивается на сегменты кода, данных и т. д., а так же на страницы? Если программы сегментированы, не означает ли это что я использую сегментированную модель памяти? А так же каким образом плоская модель памяти относится к виртуальной памяти, это не то же самое? Или например одно является реализацией другого?

2 ответа 2

4

Используются одни и те же слова для объяснения разных феноменов.

Шестнадцатибитный процессор может одним своим регистром адресовать 64 кило памяти. 64 кило - один сегмент. Чтобы адресовать побольше памяти, нужно использовать два регистра - один для сегмента, другой - для смещения в этом сегменте.

А еще были такие карты расширения памяти, с которыми можно было общаться через форточку в 64 килобайта, и переключение банков в машинах Commodore.

Все вышеперечисленное - это сегментная организация памяти.

Тот факт, что авторы формата ELF и EXE придумали называть куски памяти, куда они засовывают константы, код программы и кучу тоже словом сегмент связывает одно с другим только исторически - потому что в староглиняные времена пара регистров SS:SP указывала на стек и называлась "сегмент стека", а регистр CS, например, указывал на сегмент кода (который .code).

Сейчас пару регистров (и сегментную адресацию) никто не использует, но деление памяти на сегменты осталось, а термины тянуться еще с тех времен.

3
  1. В плоской модели памяти "Flat" можно забыть о сегментных регистрах, и о сегментах в целом - это пережиток прошлого. Связано это с тем, что в дескрипторах (которые описывают сегменты) всегда выставляется макс.возможный размер этих сегментов, и начальный адрес нуль. Причём это действительно для всех сегм.регистров, типа CS\DS\SS\ES\FS\GS. Если система 32-битная, то размер (лимит) сегмента в дескрипторах имеет значение 0хFFFFFFFF (4Gb), а база = 0. Данный лимит совпадает с размером регистров 32-битного процессора, поэтому в вашем источнике утверждается, что:

ЦП может напрямую (и линейно) адресовать все доступное пространство, без необходимости прибегать к каким-либо видам схемы сегментации памяти или подкачки.

Если открыть отладчик "OllyDbg", то в окне-регистров ЦП можно обнаружить значение всех сегментных регистров, включая их селекторы (видимую часть), и базу с лимитом в дескрипторах. Здесь видно, что у всех кроме FS база нуль, и лимит макс. В данном случае регистр(FS) имеет базу 0x7FFDF000 и лимит 0x0FFF - система выделяет этот сегмент (размером в одну 4К-страницу) под инфо\структуру ТЕВ процесса, Thread Environment Block. При этом в дескрипторе сегмента(FS) выставляется атрибут(R) "только чтение". 2-мл.бита во-всех селекторах имеют значение(3), что говорит о пользовательском приложении третьего кольца (биты RPL).

введите сюда описание изображения

  1. Виртуальная память подразумевает разбиение огромных сегментов размером в 4Gb, на более мелкие страницы по 4Кb. Например, если у приложения всего одна строчка текста, то зачем выделять под неё все 4Gb памяти, оформив их как сегмент-данных? Поэтому ввели страницы, которые (при нехватке физ.памяти) в любой момент можно выгрузить на диск в файл-подкачки, и выделить освободившееся место под новые данные. По сути, программу любого размера можно отобразить всего в одной вирт.странице памяти - как отработает один 4К-блок, выгружаем и заменяем его новой порцией инфы. Только работать такая программа будет медленно.

Атрибуты страницам назначаются в записях РТЕ, и они имеют приоритет перед атрибутами в дескрипторах сегментных регистров. Именно поэтому говорят, что при страничной организации, в плоской модели памяти можно вообще принебречь сегментами. К примеру вот код, который специально обращается к секции-данных, через сегментный регистр кода CS:offset, хотя по идее должна быть пара DS:offset. Точно так-же внутри кода можно осуществлять переходы через DS. Это ещё раз подтверждает, что сегментные регистры в РМ не играют никакой роли - они передали все свои полномочия вирт.страницам.

format   pe console
include 'win32ax.inc'
entry    start
;//---------- 
.data
jump   dd   @prn      ;//<--- переменная в секции-данных, с адресом перехода
buff   db   0
;//----------
.code
start:   mov     ecx,-1
         mov     ebx,'DEAD'
         nop
         mov     eax,[cs:jump]   ;// Внимание! Указываю секцию-кода + значение из секции-данных!
         jmp     eax

        cinvoke  printf,<' Hello World!',0>   ;//<-- блок не получит управления
         jmp     @exit

@prn:   cinvoke  printf,<' Jump OK!',0>       

@exit:  cinvoke  _getch     ;// клавиша
        cinvoke  exit,0     ;// выход!
;//----------
section '.idata' import data readable
library   msvcrt,'msvcrt.dll'
include  'api\msvcrt.inc'

введите сюда описание изображения

А так же каким образом плоская модель памяти относится к виртуальной памяти, это не то же самое? Или например одно является реализацией другого?

Плоская Flat - это модель памяти от нуля и до макс. с аналогичными по размеру регистрами ЦП, что позволяет адресовать всю память одним регистром. А вирт.память - это технология (алгоритм) распределения физ.памяти ОЗУ, путём замещения одних физ.страниц, другими.

В системе имеется база-данных PFN (PageFrameNumber), а у каждого процесса свое древо VAD (Virtual Address Descriptor) и набор рабочих страниц "WorkingSet". При вытеснении ненужных страниц в файл-подкачки, благодаря VAD и PFN система ведёт учёт, какому именно процессу они принадлежат, чтобы при необходимости вернуть их опять в память именно своего, а не чужого процесса (вирт.адреса у всех процессов одинаковы).

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.