Nulová stránka - Zero page

The nulová stránka nebo základní stránka je blok paměti na samém začátku a počítač je adresní prostor; toto je strana jehož počáteční adresa je nula. Velikost stránky závisí na kontextu a význam paměti nulové stránky ve srovnání s vyšší adresovanou pamětí velmi závisí na architektuře stroje. Například Motorola 6800 a Technologie MOS 6502 rodiny procesorů zpracovávají prvních 256 bajtů z Paměť speciálně,[1] zatímco mnoho jiných procesorů ne.

Na rozdíl od modernějšího hardwaru v 70. letech počítač RAM byl stejně rychlý nebo rychlejší než CPU. Dávalo tedy smysl mít několik registrů a používat hlavní paměť jako rozšířený soubor dalších registrů. U strojů s relativně širokým 16-bit adresní sběrnice a poměrně úzký 8-bit datová sběrnice, přístup k nulovým umístěním stránek může být rychlejší než přístup k jiným umístěním.

Nulové adresování stránek má nyní většinou historický význam, od vývoje v integrovaný obvod technologie přidali více registrů k CPU levněji a operace CPU mnohem rychleji, než přistupuje RAM.

Velikost

Skutečná velikost nulové stránky v bajtech je určena mikroprocesor a ve starších vzorech se často rovná největší hodnotě, na kterou lze odkazovat pomocí indexovacích registrů procesoru. Například výše uvedené 8bitové procesory mají 8bitové rejstříky indexů a velikost stránky 256 bajtů. Proto jejich nulová stránka sahá od adresy 0 do adresy 255.

Počítače s několika registry CPU

V raných počítačích, včetně PDP-8, nulová stránka měla zvláštní rychle režim adresování, což usnadnilo jeho dočasné použití ukládání dat a kompenzoval relativní nedostatek procesor registry. PDP-8 měl pouze jeden registr, takže nulové adresování stránky bylo nezbytné.

Na rozdíl od modernějšího hardwaru v 70. letech počítač RAM byl stejně rychlý nebo rychlejší než CPU. Dávalo tedy smysl mít několik registrů a používat hlavní paměť jako rozšířený soubor dalších registrů. U strojů s relativně širokým 16-bit adresní sběrnice a poměrně úzký 8-bit datová sběrnice, přístup k nulovým umístěním stránek může být rychlejší než přístup k jiným umístěním. Vzhledem k tomu, že nulové umístění stránek bylo možné řešit jediným byte, pokyny pro přístup k nim by mohly být menší a rychlejší načítání.

Například MOS Technology 6502 má pouze jeden univerzální registr (akumulátor). Ve výsledku značně využívalo nulovou stránku. Mnoho instrukce jsou kódovány odlišně pro nulovou adresu stránky a nenulovou adresu stránky:

 LDA $00            ; nulová stránka LDA $0000          ; nenulová stránka

Oba výše uvedené pokyny splňují totéž: načtou hodnotu umístění paměti $ 00 do registru .A (akumulátor). První instrukce je však pouze dva bajty dlouhá a k dokončení vyžaduje tři hodinové cykly. Druhá instrukce má délku tři bajty a její provedení vyžaduje čtyři hodinové cykly. Tento rozdíl v době provádění se může stát významný v opakujícím se kódu.

Nulové ukazatele

Na rozdíl od původního preferenčního použití nulové stránky, některé moderní operační systémy jako např FreeBSD, Linux a Microsoft Windows[2] ve skutečnosti znepřístupní nulovou stránku pro zachycení použití nulové ukazatele. Takové hodnoty ukazatele mohou legitimně označovat neinicializované hodnoty nebo sentinelové uzly, ale neukazují na platné objekty. Buggy kód se může pokusit o přístup k objektu pomocí nulového ukazatele a to může být zachyceno na úrovni operačního systému jako paměť narušení přístupu.

Přerušovací vektory

Některé počítačové architektury však začátek adresního prostoru stále rezervují pro jiné účely; například, Intel x86 systémy rezervují prvních 256 dvojitých slov adresního prostoru pro vektorová tabulka přerušení (IVT), pokud narazí skutečný režim.

Podobná technika použití nulové stránky pro vektory související s hardwarem byla použita v architektuře ARM. Ve špatně napsaných programech by to mohlo vést k chování „ofla“, kdy se program pokusí číst informace z oblasti nezamýšlené paměti a zachází se spustitelným kódem jako s daty nebo naopak. To je obzvláště problematické, pokud se oblast nulové stránky používá k ukládání vektorů skoků systému a firmware je podveden k jejich přepsání.[3]

CP / M

Hlavní článek: Nulová stránka (CP / M)

V 8bitové CP / M, nulová stránka se používá pro komunikaci mezi spuštěným programem a operačním systémem.

Adresování stránky

V některých procesorových architekturách, jako je tomu v Intel 4004 4-bitový procesor, paměť byla rozdělena na (256 bajtů) stránek a bylo nutné provést zvláštní opatření, když regulační tok přešel hranice stránky, Jako některé pokyny ke stroji vykazovaly odlišné chování, pokud se nacházejí v posledních několika pokynech stránky, takže mezi skoky se doporučovalo jen několik pokynů.[4]

Viz také

Reference

  1. ^ Sjödin, Tomáš; Jonsson, Johan (2006). Studentské práce v počítačové architektuře (PDF). Umeå, Švédsko. str. 29. Citováno 2019-08-21.
  2. ^ „Správa virtuální paměti“. Microsoft. 2014-12-05. Citováno 2014-12-05.
  3. ^ „ARM„ bezpečnostní díra “je často bratranec“. drobe.co.uk. 2007-04-24. Citováno 2008-10-22.
  4. ^ „4.1 Překročení hranic stránky“. Příručka k programovacímu jazyku MCS-4 - Příručka k programování mikropočítačového systému INTELLEC 4 (PDF) (Předběžné vydání.). Santa Clara, Kalifornie, USA: Intel Corporation. Prosinec 1973. str. 2-4, 2-14, 3-41, 4-1. MCS-030-1273-1. Archivováno (PDF) od původního dne 2020-03-01. Citováno 2020-03-02. […] Určité pokyny fungují jinak, když jsou umístěny v posledním bajtu (nebo bajtech) stránky, než když jsou umístěny jinde. […] Dvě adresy jsou na stejné stránce, jsou-li hexadecimální číslice jejich adres stejné. […] Pokud je instrukce JIN umístěna na posledním místě stránky v paměti, jsou nejvyšší 4 bity programového čítače zvýšeny o jednu, což způsobí přenesení řízení do odpovídajícího umístění na další stránce. […] Pokud […] byl JIN umístěn na adrese 255 desítkově (0FF hexadecimai), kontrola by byla přenesena na adresu 115 hexadecimálně, ne 015 hexadecimálně. Toto je nebezpečná programovací praxe a je třeba se jí vyhnout, kdykoli je to možné. […] Programy jsou uloženy buď v paměti ROM, nebo v paměti RAM programu, oba jsou rozděleny na stránky. Každá stránka se skládá z 256 8bitových umístění. Adresy 0 až 255 zahrnují první stránku, 256-511 tvoří druhou stránku atd. Obecně je dobrým programovacím postupem nikdy nedovolit, aby tok programu překročil hranici stránky, kromě použití instrukce JUN nebo JMS. […]

Další čtení