Interested Article - PAE

Physical Address Extension (PAE) — режим работы встроенного блока управления памятью x86 -совместимых процессоров, в котором используются 64-битные элементы таблиц страниц (из которых для адресации используются только 36 бит), c помощью которых процессор может адресовать 64 ГБ физической памяти (вместо 4 ГБ, адресуемых при использовании 32-разрядных таблиц), хотя каждая задача (программа) всё равно может адресовать максимум до 4 ГБ виртуальной памяти . Также в новых моделях процессоров в PAE-режиме старший бит элемента таблицы страниц отвечает за запрет исполнения кода в странице, что затрудняет атаку по методу переполнения буфера .

Впервые расширение появилось в процессоре Pentium Pro . Для использования 36-разрядной адресации памяти необходима поддержка расширения физических адресов на программном уровне (включение режима PAE в ОС ) и аппаратном: необходима поддержка как со стороны процессора, так и материнской платы (можно определить по команде CPUID). Материнские платы с поддержкой PAE, как правило, были дорогими и предназначались для серверов. .

Применение

PAE позволяет использовать более 4 ГБ оперативной памяти в 32-битной ОС.
PAE требуется для поддержки NX в 32-битной системе.

Проблемы

Из-за увеличения количества страничных уровней система начинает тратить больше времени при обращении к памяти. Таким образом, если типичный объём используемой программой памяти незначительно больше 2 ГБ, то работа без PAE может быть эффективнее.
Некоторые драйверы несовместимы с режимом PAE.
В 32-битной Windows режим включается автоматически, когда система поддерживает PAE (Physical Address Extension) и присутствует более 4 ГБ памяти, и, если не задать «noexecute=alwaysoff /nopae» в boot.ini, который запрещает загрузчику (NTLDR) использовать PAE-версию ядра.
Если пользователь включил запрет исполнения кода в страницах памяти ( NX , технология DEP ), то режим PAE в 32-битных версиях ОС Windows включается автоматически , независимо от наличия «/nopae».

Поддержка PAE в различных ОС

Windows

Начиная с Windows XP Service Pack 2, по умолчанию, на процессорах с поддержкой технологий no-execute (NX) или execute-disable (XD) система использует PAE для возможности использования DEP .

В 32-битных клиентах Microsoft Windows (начиная с Windows XP SP2) использование 36-битного PAE включается ключом /PAE в файле boot.ini, однако, максимальный физический адрес доступного операционной системе ОЗУ искусственно ограничен на уровне ядра по маркетинговым соображениям . В Windows XP это ограничение составляет 4 ГБ, 32-разрядный Windows Server 2003 Enterprise Edition поддерживает до 64 ГБ. Существуют программы, позволяющие обойти ограничение на доступную память , но их использование является нарушением лицензионного соглашения Microsoft . В случае 4 ГБ ОЗУ память можно использовать в Windows XP почти полностью, переместив системные области адресного пространства выше 4 ГБ, такую функцию поддерживают некоторые версии BIOS. Тем не менее, согласно заявлениям Microsoft, введение 4-ГБ ограничения адресного пространства связано с отсутствующей или плохой поддержкой 36-битного адресного пространства некоторыми драйверами устройств .

Одним из пунктов минимальных системных требований Windows 8 является обязательная поддержка процессором PAE.

Другой возможностью для использования более 4 гигабайт памяти является интерфейс Address Windowing Extensions .

Обычные 32-битные версии Windows поддерживают до 4—8 ГБ ОЗУ, Datacenter - до 32—64. В Starter версиях Windows XP и Vista — ограничение в 0,5—1 ГБ .

Также для 32-битных приложений в Windows можно использовать специальный , который снимает лимит используемой ОЗУ в 2 ГБ без необходимости его перекомпилировать. Применим и для 32-битных приложений в 64-битной среде Windows с аналогичной целью. Это нужно в основном для увеличения адресного пространства 32-битных приложений, так как они ограничиваются вышеуказанным объемом в 2 ГБ на каждый процесс . Стоит отметить, что этот способ не всегда работает и приложение может перестать запускаться. В некоторых случаях пропатченное приложение таким образом может увеличить свою производительность, например, скорость запуска уровня в некоторых играх.

Linux

В ядре Linux полная поддержка PAE имеется, начиная с версии 2.3.23 (1999) . Оно поддерживает 36-битную физическую адресацию — до 64 ГБ ОЗУ . Для запуска ядра, собранного с поддержкой PAE (опция CONFIG_X86_PAE=y ), требуется процессор с данной функцией; загрузка на более ранних процессорах, таких как Pentium Pro или Pentium M, невозможна. Многие дистрибутивы поставляются либо с дополнительным пакетом PAE-ядра, либо используют такое ядро по умолчанию. Например, с 2009 Fedora перешла на PAE-ядро В 2012 году некоторые дистрибутивы, например RHEL 6 и Ubuntu 12.10, прекратили поставку ядер без поддержки PAE . Fedora и Debian продолжают распространение как PAE-, так и не PAE- версий ядра .

Включение PAE необходимо для поддержки функциональности NX (доступна с ядер 2.6.8) .

См. также

Примечания

часть адресного пространства, обычно от 0,9 до 2 ГБ резервируется под нужды ОС и недоступны приложению, см , от 6 января 2014 на Wayback Machine
Intel Corporation. (pdf). Pentium Pro Family Developer’s Manual 7 (февраль 2005). — «In uni-processor based systems for mobile, desktop, workstation, and entry level servers, chipsets may be limited to 4 GB of maximum memory. In today’s dual processor Intel server chipsets and workstations, maximum system memory size can be upwards of 16 GB.» 28 октября 2014 года.
Jamie Adams. (англ.) . infosec (23 сентября 2010). — «Most Linux distributions bundle NX support with a PAE-enabled kernel (kernel-PAE). However, some people don't install the Physical Address Extension (PAE) kernel because they think it is just to provide support for physical memory above 4GB.» Дата обращения: 27 ноября 2013. Архивировано из 3 декабря 2013 года.
. Дата обращения: 1 ноября 2011. 28 октября 2011 года.
Например, драйвер Microsoft Device Emulator
. Дата обращения: 23 декабря 2013. 24 декабря 2013 года.
. Дата обращения: 2 декабря 2009. 4 июня 2011 года.
от 12 апреля 2022 на Wayback Machine // Geoff Chappell, 2012 (англ.)
. Дата обращения: 26 декабря 2013. 6 февраля 2014 года.
Geoff Chappell - Software Analyst. (англ.) . — «That 32-bit editions of Windows starting with Windows Vista are limited to 4GB ...The 32-bit editions of Windows Vista and Windows 7 all contain code for using physical memory above 4GB. Microsoft just doesn’t license you to use that code.» Дата обращения: 26 декабря 2013. 10 декабря 2013 года.
от 24 декабря 2013 на Wayback Machine // IXBT 8 августа 2012 г. Игорь Петрович Лейко
. Microsoft (25 марта 2010). Дата обращения: 5 апреля 2010. 20 июня 2009 года.
. Mark Russinovich по-русски (англ.) . из оригинала 30 ноября 2018 . Дата обращения: 29 ноября 2018 .
. Дата обращения: 27 ноября 2013. 10 января 2014 года.
. Дата обращения: 27 ноября 2013. 10 мая 2013 года.
. Дата обращения: 28 апреля 2013. 13 марта 2011 года.
. RedHat. — «The default kernel shipped with the x86 architecture version of Red Hat Enterprise Linux 6 is PAE enabled. A PAE enabled processor is a minimum requirement for the x86 variant of Red Hat Enterprise Linux 6.» Дата обращения: 27 ноября 2013. 3 декабря 2013 года.
от 3 декабря 2013 на Wayback Machine // Fedora
от 3 июня 2014 на Wayback Machine // Fedora 12 Documentation: «29.1. Overview of Kernel Packages»
от 5 декабря 2013 на Wayback Machine , Figure 3.16 Code flow for paging_init, «Execute Disable Protection is also enabled if supported by processor and if the kernel was compiled with PAE support; unfortunately, the feature is otherwise not available.»
corbet (2004-06-02). . LWN. из оригинала 2 декабря 2013 . Дата обращения: 27 ноября 2013 .