エンジョイC025回目仮想記憶３（2020-09-13）

ほえほえ＠スプシマン @hoehoe1234

エンジョイC 25回目 2020/09/13(日) 延々と仮想記憶について講義しています。これは仮想記憶(V)が物理メモリ(P)にマップされる一例。PAR0~7がすべて0の場合は仮想記憶の全ページが物理アドレスの同じページにマッピングされます。 pic.twitter.com/Diel9Hwztl

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PARの内容を、仮想アドレスの上位３ビットがが000～111に対して111～000に設定した場合、仮想アドレスの８ページが物理アドレスで逆にマッピングされる事例の説明です。 pic.twitter.com/kBkOHuh9CP

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単につくるだけでなく、「どうすればその挙動がただしいと検証できるか」を説明しています。これは物理メモリ２５６に対して仮想メモリ６４KをPARの上位２ビットでマップを変えた場合にどうなるか？の説明です。 pic.twitter.com/a7Fa88NO5r

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確認用の演習問題の説明です。演習問題を実装する上での観点を説明しています。特に③のPARの選択ほうほうなどはちょうど勉強した牛本のマクロがうまくつかえそうですね。 pic.twitter.com/SoszF9iVYa

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今度は逆に、「どうして特定のプロセスのPPDAがカーネルの6ページ目のu構造体にマッピングできるか？」の話しです。仮想アドレスから物理アドレスを算出する逆の考えで任意の物理アドレスを特定の仮想アドレスに割り当てます。これがこの章で必要な最終的な理解です。 pic.twitter.com/24bW3x3ggS

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proc構造体のp_addr変数、すなわち物理アドレスを1/64した値をPAR6に設定するとカーネルの仮想アドレスC000から見えますよ。という話しです。C000からPAR6が選ばれ、そこに設定されている下駄がp_addrということですね。 pic.twitter.com/1AeLeuk2ex

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これは書き方の解説です。難しい概念は「数学」として捉え直すのもよい方法です。巧妙なコードは数字としての演算と内部実装としての演算があえて、意図的に、混在されています。ここでは十進数を使ってページと要素数に分解する手法を説明しました。 pic.twitter.com/n3pKjfl8Rs

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０～９９９のシーケンシャルな数字は、概念的に切る位置で１ページ１０００要素、１０ページ１００要素、１００ページ１０要素、１０００ページ１要素。どのようにも捉えることができます。これがまさに仮想アドレスから物理アドレスへの変換で使用しているしくみです（上位３ビットで８ページに分ける

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演習問題について少し具体的な解説をしました。たとえば②については仮想アドレスを右１３ビットシフトすることで直接PAR配列のインデクスを得ることができます。これもちょうど牛本で学んだことなので都合がよかったです。 pic.twitter.com/lMhpu5qTNW

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生徒さんのコードですが、１３ビットシフトするとPAR配列のインデックスが仮想アドレスの値に応じて直接得られる。ということを検証していただきました。 pic.twitter.com/gMtZjOZ5at

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今回はここまでです。仮想記憶の仕組みはOSのコードを理解する上での中心的な概念の一つなので演習問題も交えてしっかりと理解していただけるようにカリキュラムを考えてみました。難しいものを理解するにはやはりそれ相応の時間がかかります。楽な道はないということですね。