PSE-36
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在計算機領域,PSE-36(英語:36-bit Page Size Extension,即36位元頁面大小擴展)[1]是一個x86處理器特性,它可將電腦數據存貯器的尋址能力從32位元擴展到36位元,允許尋址最多64 GB內存。[2]相較於物理地址擴展(PAE)方法,PSE-36是解決4 GB內存瓶頸的更簡單方案。它採用頁大小擴展(PSE)模式和一個修改的頁面目錄表來映射4 MB的頁到一個64 GB物理地址空間。PSE-36的缺點是,不同於PAE,它在4 GB以上的區域沒有4 KB的頁面粒度。
PSE-36隨Pentium II Xeon被引入到x86架構,並且最初被公布為「英特爾擴展服務器內存架構」[3](有時縮寫為ESMA[4])的一部分,這個品牌也包括稍早一點的PAE(並且因此,只支持PAE的Pentium Pro被宣傳為僅具有ESMA的「子集支持」)
PSE-36的鼎盛時期比較短。PSE-36相較PAE的主要優勢是,操作系統的內部組件幾乎不需要重做,因此PSE-36被認為是一個合適的緩解措施 圍繞Windows NT 4.0企業版時間表的。更新的微軟操作系統(包括Windows 2000)只支持PAE。例如Linux等部分操作系統完全跳過了PSE-36。[5]儘管如此,AMD和之後的英特爾選擇在其64位處理器中提供最多40位的PSE支持(在傳統模式下運行時)。
運行
[編輯]檢測
[編輯]PSE-36的支持在CPUID結果之特性位元中的EDX第17位元(從0開始計數)表示。與純PSE支持不同,它是由同一寄存器中的位元3指示。[6][7]
激活和使用
[編輯]就激活PSE-36而言,它沒有一個單獨的位元來開關PSE。至少處理器(根據CPUID標識)和芯片組支持PSE-36,直接啟用PSE(通過設置位元4,即PSE, 系統寄存器CR4
的)就能允許大型的4 MB頁(在64 GB範圍內)以及普通的4 KB頁(只能在常規的4 GB範圍內)。
如果CPU支持較新的PSE-36,使用CPUID指令檢查判定,那麼除了在PSE中使用的10位,還有4個位元用於指向大頁面的頁面目錄項。這將允許大頁面位於36位地址空間中。
頁面目錄項(PDE)中的PS位元(位元7)標示此項是一個頁表(描述1024個4 KiB頁面)還是一個4 MB頁面。正常模式與PSE-36模式下的PDE結構如下:
31–22 | 21–17 | 16–13 | 12 | 11–9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | |||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
非PSE | 頁表的基地址 | avail | 0 | PS=0 | ign | A | PCD | PWT | U | W | P | |||||||||||||||||||||
PSE | 頁面幀地址的31..22位元 | 保留(必須為零) | PAT[a] | avail | 0 | PS=1 | D[b] | A | PCD | PWT | U | W | P | |||||||||||||||||||
PSE-36 | 頁面幀地址的31..22位元 | 保留(必須為零) | 頁面幀地址的35..32位元 | PAT | avail | 0 | PS=1 | D | A | PCD | PWT | U | W | P |
- 頁面屬性表;自Pentium III起出現。對更早CPU必須為零。
- "「髒」位:如果存在對該頁的寫訪問,CPU將其設為1。對於4 KiB頁面,該標誌存在於相應的頁表項(PTE)中。
擴展到40位元
[編輯]憑藉在傳統模式下運行時翻譯PDE的位元20..13為頁面基地址的位元39..32,AMD在其AMD64處理器中將此方案擴展為40位元尋址。因此它只保留了位元21(必須為零)。但請注意,在長模式下CR4.PSE被忽略,並且該模式下PSE式4 MB頁面不可用。[8]在AMD64傳統模式下使用PSE 4 MB頁面可尋址的物理內存總量因此是1024 GB。[9]湯姆·謝利(Tom Shanley)稱此擴展為PSE-40,儘管該名稱沒有出現在AMD官方文檔中。
最新的英特爾手冊(2014年2月)也表明在PSE中最多支持40位。英特爾CPU支持的PSE位的確切數目可能較少,並且必須通過CPUID確定處理器支持的最大物理地址寬度,方法是使用function 80000008H調用CPUID,並檢查EAX[7:0]中的結果。[10]
使用
[編輯]PSE-36特性的實用性取決於芯片組對超過4 GB內存的支持。奔騰II時代的大多數芯片組並不支持這麼多內存,英特爾440BX典型台式機芯片組的最大容量為1 GB,440GX工作站芯片組則為2 GB。只有高端服務器主板Intel 450NX芯片組支持8 GB。[11]對PSE-36(ESMA)的支持通常面向服務器宣傳。
作為適配支持PSE-36的操作系統,1998年英特爾宣布了Microsoft Windows NT Server、Enterprise Edition 4.0和據稱即將到來的NT 5.0,它們都可以通過一個PSE36device driver來支持,這使得操作系統的大部分組件不能感知PSE-36(只有PSE36驅動程序啟用時能暫時感知),並且想要訪問超過4 GB內存的應用程序必須調用驅動程序。因此Windows NT 4.0企業版基本將PSE-36特性作為一個內存盤。Windows NT 4.0 Enterprise Edition服務器上的部分應用程序使用PSE36驅動程序,這包括:SAP liveCache[12]、Microsoft SQL Server 7.0、Oracle 8.1.5[13]和IBM DB2。後者的調優文檔指出,「遺憾的是,在大多數情況下,使用PSE-36驅動程序獲得的性能增益並不是很好。在許多情況下,使用PSE-36驅動程序、具有8 GB內存的服務器,運行速度要比使用不使用該驅動程序、具有4 GB內存的服務器更慢。 [...]經過一年多的實驗和調整,微軟和IBM由於性能不佳而放棄了PSE-36的支持。該驅動程序對英特爾的供應商仍然可用,但對於最終客戶使用而言並無價值。」[14]
由於與另一方案PAE相比性能低下,Windows 2000(NT 5.0)最終不支持PSE-36[15]。[16]Windows 2000也用新的地址窗口擴展(AWE)替換了PSE36驅動程序的API,其中採用PAE。[15][13](AWE僅適用於Windows 2000的數據中心服務器和高級服務器版本)。Windows應用程序因而遷移到這個新API,例如Oracle 8.1.6[13]和MS SQL Server 2000。[15]
PSE-36從未被Linux支持。
相較於PAE
[編輯]物理地址擴展(PAE)是另一個允許36位元尋址的方案。PSE-36具有不改變頁面表層次結構的優點,並且頁面條目保持其舊的32位格式而不擴展到64位。PSE-36的顯着缺點是只有大頁面可以處在64 GB的物理內存中,而小頁面仍然只能位於前4 GB的物理內存。
英特爾擴展服務器內存架構
[編輯]英特爾擴展服務器內存架構被定義為在核心處理器中包括兩個36位尋址模式:PAE-36和PSE-36。[來源請求]
參見
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ The Intel Extended Server Memory Architecture (PDF). Intel Order Number: 243846-001. 1998 [2014-03-01]. (原始內容存檔 (PDF)於2012-07-03).
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- ^ Deni Connor. Here come the eight-way Xeon servers. Network World. 7 December 1998: 19 [2017-04-10]. ISSN 0887-7661. (原始內容存檔於2017-04-11).
- ^ Michael Missbach; Uwe M. Hoffmann. SAP Hardware Solutions. Prentice Hall Professional. 2000: 62 [2017-04-10]. ISBN 978-0-13-028084-8. (原始內容存檔於2017-04-11).
- ^ Daniel P. Bovet; Marco Cesati. Understanding the Linux Kernel. "O'Reilly Media, Inc.". 17 November 2005: 52 [2017-04-10]. ISBN 978-0-596-55491-0. (原始內容存檔於2017-04-11).
- ^ Intel Processor Identification and the CPUID Instruction Wikiwix的存檔,存檔日期2013-07-24, Intel application note AP-485
- ^ Tom Shanley. The Unabridged Pentium 4: IA32 Processor Genealogy. Addison Wesley Professional. 2005: 732–736. ISBN 978-0-321-24656-1.
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- ^ Tom Shanley. x86 Instruction Set Architecture. MindShare Press. 2009: 578–579. ISBN 9780977087853.
- ^ Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual, Volume 3A: System Programming Guide, Part 1 (PDF). Intel. [2017-04-10]. (原始內容存檔 (PDF)於2011-05-16).
If the PSE-36 mechanism is not supported, M is 32, and this row does not apply. If the PSE-36 mechanism is supported, M is the minimum of 40 and MAXPHYADDR (this row does not apply if MAXPHYADDR = 32). See Section 4.1.4 for how to determine MAXPHYADDR and whether the PSE-36 mechanism is supported. [...] CPUID.80000008H:EAX[7:0] reports the physical-address width supported by the processor. (For processors that do not support CPUID function 80000008H, the width is generally 36 if CPUID.01H:EDX.PAE [bit 6] = 1 and 32 otherwise.) This width is referred to as MAXPHYADDR. MAXPHYADDR is at most 52.
- ^ Intel's Pentium II Xeon Processor.
- ^ How does the liveCache < 7.4 use PSE36/AWE. Stechno.net. 2003-04-04 [2014-03-01]. (原始內容存檔於2014-03-02).
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