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[1]. 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.[2].
Применение
правитьПроблемы
править- Из-за увеличения количества страничных уровней[4] 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[5] 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[6], независимо от наличия «/nopae».
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[7].
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[8]. 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[9], но их использование является нарушением лицензионного соглашения Microsoft[10]. 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[11].
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[12].
Также для 32-битных приложений в Windows можно использовать специальный патчер, 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[13]. 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.
В ядре Linux полная поддержка PAE имеется, начиная с версии 2.3.23 (1999)[14]. 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[15] В 2012 году некоторые дистрибутивы, например RHEL 6 и Ubuntu 12.10, прекратили поставку ядер без поддержки PAE[16][17]. Fedora и Debian продолжают распространение как PAE-, так и не PAE- версий ядра[18][19].
Включение PAE необходимо для поддержки функциональности NX (доступна с ядер 2.6.8)[20][21].
FreeBSD поддерживает PAE: в линейке 4.x версий — начиная с 4.9, в линейке 5.x версий — начиная с 5.1, все 6.x и более поздние. Не все драйверы поддерживают более 4 ГБ ОЗУ и поэтому могут работать некорректно.
В Mac OS X режим PAE включён по умолчанию при использовании 32-разрядного ядра.
Solaris поддерживает PAE, начиная с версии 7. Однако драйверы сторонних разработчиков могут работать некорректно.
См. также
правитьПримечания
править- ↑ часть адресного пространства, обычно от 0,9 до 2 ГБ резервируется под нужды ОС и недоступны приложению, см 3 GB barrier, [1] Архивная копия от 6 января 2014 на Wayback Machine
- ↑ Intel Corporation. Intel Chipset 4 GB System Memory Support (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.» Архивировано 28 октября 2014 года.
- ↑ Jamie Adams. Protecting Linux Against Overflow Exploits (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 оригинала 3 декабря 2013 года.
- ↑ Physical Address Extension. Дата обращения: 1 ноября 2011. Архивировано 28 октября 2011 года.
- ↑ Например, драйвер Microsoft Device Emulator
- ↑ Physical Address Extension — PAE Memory and Windows. Дата обращения: 23 декабря 2013. Архивировано 24 декабря 2013 года.
- ↑ The RAM reported by the System Properties dialog box and the System Information tool is less than you expect in Windows Vista or in Windows XP Service Pack 2 or later version. Дата обращения: 2 декабря 2009. Архивировано 4 июня 2011 года.
- ↑ Licensed Memory in Windows Vista Архивная копия от 12 апреля 2022 на Wayback Machine // Geoff Chappell, 2012 (англ.)
- ↑ How to use full 4GB RAM in Windows 7 32 Bit (Gavotte RAMDisk in Windows 7) | Homepage of Jens Scheffler. Дата обращения: 26 декабря 2013. Архивировано 6 февраля 2014 года.
- ↑ Geoff Chappell - Software Analyst. Licensed Memory in 32-Bit Windows Vista (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. Архивировано 10 декабря 2013 года.
- ↑ Еще раз про Windows и четыре гигабайта Архивная копия от 24 декабря 2013 на Wayback Machine // IXBT 8 августа 2012 г. Игорь Петрович Лейко
- ↑ Memory Limits for Windows Releases. Microsoft (25 марта 2010). Дата обращения: 5 апреля 2010. Архивировано 20 июня 2009 года.
- ↑ "Преодолевая ограничения Windows: виртуальная память". Mark Russinovich по-русски (англ.). Архивировано 30 ноября 2018. Дата обращения: 29 ноября 2018.
- ↑ 2.3.23-pre4 x86 64 GB RAM changes [HIGHMEM patch] explained a bit. Дата обращения: 27 ноября 2013. Архивировано 10 января 2014 года.
- ↑ x86 Specifics for Fedora 11. Дата обращения: 27 ноября 2013. Архивировано 10 мая 2013 года.
- ↑ EnablingPAE. Дата обращения: 28 апреля 2013. Архивировано 13 марта 2011 года.
- ↑ RHEL 6 Release Notes, 12.6. General Kernel Updates 12.6.1. Physical Address Extension (PAE). 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. Архивировано 3 декабря 2013 года.
- ↑ Features/ArchitectureSupport Архивная копия от 3 декабря 2013 на Wayback Machine // Fedora
- ↑ Chapter 29. Manually Upgrading the Kernel Архивная копия от 3 июня 2014 на Wayback Machine // Fedora 12 Documentation: «29.1. Overview of Kernel Packages»
- ↑ Professional Linux Kernel Architecture Архивная копия 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). "x86 NX support". LWN. Архивировано 2 декабря 2013. Дата обращения: 27 ноября 2013.