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OS-Design / OS für Plattform mit Segmentierung
« am: 14. July 2009, 22:11 »
Hi @all,
ich bin vor ein paar Tagen auf diese interessante Seite gestoßen und möchte mal ein spezielles Thema diskutieren.
Ich will ein OS mit Segmentierung, ähnlich der des 386 im PM, implementieren.
(aber auf einer anderen Plattform welche Segmentierung sehr gut unterstützt, ob es auch einen 386-Port geben wird weis ich noch nicht)
Ich möchte das OS als Microkernel implementieren. In diesen Microkernel sollen nur die Speicherverwaltung, der Scheduler, das Process/Thread-Management, IPC-Mechanismen, Message-Pipes und ein simples Timing-System integriert werden. (das meiste davon habe ich vor einigen Jahren schon mal als Kooperatives Multithreading auf Basis des TNT-DOS-Extender in Assembler für 386-32Bit-PM implementiert, dieses Framework nutze ich heute noch gerne wenn ich mal ein sehr Hardwarenahes Programm für den PC schreiben muss und auf kein bestimmtes OS angewiesen bin)
Segmentierung bringt zwar einige Vorteile aber auch ein paar Nachteile.
Ein großer Nachteil ist natürlich das kein heute üblicher Compiler Segmentierung, also FAR-Pointer, unterstützt. Unter DOS benutze ich den Open-Watcom, dieser unterstützt zwar auch im 32Bit-PM FAR-Pointer aber mit einer ziemlich umständlichen Syntax und (was noch viel schlimmer ist) ohne Optimierungen. Für die Zielarchitektur gibt es eh noch keinen C-Compiler also werde ich sowieso die Mühe haben ein Target für den gcc zu entwickeln, so weit wie ich bis jetzt in den gcc-Source-Code hinein gesehen hab sollte es möglich sein eine vernünftige Unterstützung für FAR-Pointer zu implementieren.
Ein interessanter Vorteil der Segmentierung ist das man aufs Paging verzichten kann, falls der physische Speicher ausreicht, und man damit einen gewissen Performance-Vorteil bekommt durch das wegfallen der Adress-Umsetzung von virtual nach physisch bei jedem Speicherzugriff. Wenn man dann doch das Paging anschalten muss, zwegs Swapping, kann man mit nur einer Page-Table für alle Prozesse auskommen (da die Prozesse ja eh über verschiedene Segmente, aus verschiedenen LDTs, separiert sind) und damit das Prozess-Kontext-Umschalten nicht durch blöde TLB-Flushs ausgebremst wird.
Auch für shared Memory als IPC bietet Segmentierung einen Vorteil. Mann könnte ein spezielles Segment erstellen das beiden Prozessen zugänglich ist, innerhalb dieses Segments währen sogar NEAR-Pointer für alle teilnehmenden Prozesse gültig.
Die Speicherverwaltung ist bei Segmentierung etwas komplizierter da man als erstes den linearen Speicher, für die Segmente, verwalten muss und zusätzlich noch den physischen Speicher fürs Swapping. Dafür gibt es IMHO keinen Bedarf zusammenhängenden physischen Speicher zu allozieren, das reduziert eventuell die Komplexität der Verwaltung des physischen Speichers.
Welche Nachteile, oder auch Vorteile, seht Ihr für ein OS das ganz auf Segmentierung setzt?
Als "ähnliche" Plattform kann ruhig der 32Bit-PM des 386 gelten, meine Zielplatform hat vor allem deutlich mehr Register (auch mehr Segment-Register) und eine konsequent auf Segmentierung ausgerichtete Architektur (z.B. die Shadow-Register für die Segmente lassen sich einfach manipulieren und das globale Paging wird in Hardware synchron zwischen den CPUs gehalten).
Grüße
Erik
ich bin vor ein paar Tagen auf diese interessante Seite gestoßen und möchte mal ein spezielles Thema diskutieren.
Ich will ein OS mit Segmentierung, ähnlich der des 386 im PM, implementieren.
(aber auf einer anderen Plattform welche Segmentierung sehr gut unterstützt, ob es auch einen 386-Port geben wird weis ich noch nicht)
Ich möchte das OS als Microkernel implementieren. In diesen Microkernel sollen nur die Speicherverwaltung, der Scheduler, das Process/Thread-Management, IPC-Mechanismen, Message-Pipes und ein simples Timing-System integriert werden. (das meiste davon habe ich vor einigen Jahren schon mal als Kooperatives Multithreading auf Basis des TNT-DOS-Extender in Assembler für 386-32Bit-PM implementiert, dieses Framework nutze ich heute noch gerne wenn ich mal ein sehr Hardwarenahes Programm für den PC schreiben muss und auf kein bestimmtes OS angewiesen bin)
Segmentierung bringt zwar einige Vorteile aber auch ein paar Nachteile.
Ein großer Nachteil ist natürlich das kein heute üblicher Compiler Segmentierung, also FAR-Pointer, unterstützt. Unter DOS benutze ich den Open-Watcom, dieser unterstützt zwar auch im 32Bit-PM FAR-Pointer aber mit einer ziemlich umständlichen Syntax und (was noch viel schlimmer ist) ohne Optimierungen. Für die Zielarchitektur gibt es eh noch keinen C-Compiler also werde ich sowieso die Mühe haben ein Target für den gcc zu entwickeln, so weit wie ich bis jetzt in den gcc-Source-Code hinein gesehen hab sollte es möglich sein eine vernünftige Unterstützung für FAR-Pointer zu implementieren.
Ein interessanter Vorteil der Segmentierung ist das man aufs Paging verzichten kann, falls der physische Speicher ausreicht, und man damit einen gewissen Performance-Vorteil bekommt durch das wegfallen der Adress-Umsetzung von virtual nach physisch bei jedem Speicherzugriff. Wenn man dann doch das Paging anschalten muss, zwegs Swapping, kann man mit nur einer Page-Table für alle Prozesse auskommen (da die Prozesse ja eh über verschiedene Segmente, aus verschiedenen LDTs, separiert sind) und damit das Prozess-Kontext-Umschalten nicht durch blöde TLB-Flushs ausgebremst wird.
Auch für shared Memory als IPC bietet Segmentierung einen Vorteil. Mann könnte ein spezielles Segment erstellen das beiden Prozessen zugänglich ist, innerhalb dieses Segments währen sogar NEAR-Pointer für alle teilnehmenden Prozesse gültig.
Die Speicherverwaltung ist bei Segmentierung etwas komplizierter da man als erstes den linearen Speicher, für die Segmente, verwalten muss und zusätzlich noch den physischen Speicher fürs Swapping. Dafür gibt es IMHO keinen Bedarf zusammenhängenden physischen Speicher zu allozieren, das reduziert eventuell die Komplexität der Verwaltung des physischen Speichers.
Welche Nachteile, oder auch Vorteile, seht Ihr für ein OS das ganz auf Segmentierung setzt?
Als "ähnliche" Plattform kann ruhig der 32Bit-PM des 386 gelten, meine Zielplatform hat vor allem deutlich mehr Register (auch mehr Segment-Register) und eine konsequent auf Segmentierung ausgerichtete Architektur (z.B. die Shadow-Register für die Segmente lassen sich einfach manipulieren und das globale Paging wird in Hardware synchron zwischen den CPUs gehalten).
Grüße
Erik