operating-system - 术语“运行映射/未映射的操作系统”是什么意思？

Question

我目前正在学习操作系统课程。

笔记说：

在某些情况下，操作系统只是在未映射的情况下运行。然后它所要做的就是读取表格并在软件中翻译用户地址。但是，在虚拟地址空间中连续的地址在物理上可能不连续。因此，I/O 操作可能必须分成多个块。

假设操作系统也运行映射，那么它必须为用户区生成一个页表条目。请注意，在任何情况下都不应授予用户访问映射表的权限。

我有三个问题：

• 运行未映射的操作系统是什么意思？
• 操作系统运行映射的定义呢？
• 当操作系统未映射运行时，为什么 I/O 操作可能必须拆分为多个块？

标签： operating-system

Answer 1

没有足够的上下文来 100% 确定；但我怀疑：

a）当他们说“操作系统”时，实际上是指“内核”。请注意，操作系统是一个巨大的东西，由许多部分（帮助系统、国际化文件、GUI、各种库、用于管理系统的各种实用程序等）组成，其中几乎所有操作系统（除内核之外的所有内容）都是普通用户-空间的东西。

b）“操作系统只是在未映射的情况下运行”实际上意味着内核在禁用 MMU 的情况下运行（因此内核可以直接访问物理内存，而不涉及“将虚拟地址转换为物理地址”）。对于真正的硬件，这是可怕的（CPU 将“虚拟地址到物理地址”的转换缓存在称为 TLB/转换后备缓冲区的东西中，并且在进入内核时禁用 MMU 并在从内核返回时重新启用它会导致 TLB被刷新，由于“TLB未命中”而破坏性能）。

c）“操作系统也运行映射”实际上意味着内核在启用 MMU 的情况下运行（因此内核必须确保将内容映射到虚拟地址空间才能访问它，因为它不能直接访问物理内存）。请注意，内核可能只是将部分/大部分/全部物理内存映射到所有虚拟地址空间，以便它始终“几乎直接”访问物理内存。

当操作系统未映射运行时，为什么 I/O 操作可能必须拆分为多个块？

如果用户空间使用 MMU（将虚拟地址转换为物理地址）并且“在虚拟内存中连续”并不意味着“在物理内存中连续”；到/来自用户空间（例如read()，write()）的 IO 必须被拆分为设备的“物理上连续”的部分。在这种情况下，内核是否映射（或是否使用 MMU）没有区别——用户空间是否使用 MMU 才重要。

如果内核也使用 MMU 并且“在虚拟内存中连续”并不意味着内核空间的“在物理内存中连续”；到/从内核的 IO 也必须拆分为设备的“物理上连续”的部分。