可延伸性多處理機系統架構設計之研究---子計畫三：多處理機作業系統設計之研發(III)

Abstract

我們在本年度中將特別著重在多處理機系統中虛擬記憶體保護架構的設計，根據單一定址空間的概念，研究如何有效的保護不同程序的位址空間與達成有效率的資源共享，我們更將依此設計之虛擬記憶體架構設計與製作一虛擬檔案系統，此一虛擬檔案系統將不同於傳統檔案系統的架構，而是與虛擬記憶體相互配合，以期達到高傳輸率與低等待的特性。傳統的虛擬記憶體管理多被用於像UNIXㄧ樣的私有虛擬空間的作業系統，但並不能有效地用於單一位址空間作業系統(Single Address Space OperatingSystem)。我們將提出一個新的虛擬記憶體保護模組來管理單一位址空間。藉著將64位元的虛擬位址空間分成 個 位元的區段，作業系統須管理關於每個行程的區段表以及每個區段的位址轉換表。每個區段表上記錄這個行程可存取的區段以及區段的位址轉換表的位置，藉著將區段表暫存在我們所提出的一個新快取記憶體架構上，位址之轉換及存取權限之檢查的時間都會縮短。而且藉由分開的位址轉換及位址保護快取架構，傳統耗費在行程轉換所作的虛工也大量被減少。我們在此虛擬記憶體管理架構增加了在單一位址空間作業系統中虛擬記憶體轉換及保護的效能。另外，為了證明我們所設計的虛擬記憶體系統的實用性，我們將根據我們所提之單一定址空間的概念，配合我們所設計的虛擬記憶體管理系統，設計與製作一檔案系統，稱為分散式虛擬檔案系統，以驗證我們虛擬檔案系統設計的實用性。此一檔案系統將所有的檔案以指標的方式來存取，並利用所謂單一儲存體的設計，將實際檔案存放在swap空間使得資料的存取皆透過demandpaging的方式獲得，使得此建構之檔案系統具有高傳輸率與低等待時間的優點。