ملخص
- تتضمن محاكاة وحدة المعالجة المركزية الفعلية (pCPU) ما يلي: (1) مشاركة وحدة المعالجة المركزية الفعلية بين وحدات المعالجة المركزية الظاهرية (vCPUs) المضمنة والمنفذة في الأجهزة الظاهرية (تسمى جدولة وحدة المعالجة المركزية الظاهرية) و(2) توصيل بنية مجموعة التعليمات الخاصة بوحدة المعالجة المركزية الفعلية ظاهريًا لجعلها قابلة لاستضافة وحدات المعالجة المركزية الظاهرية مع بنى مجموعة تعليمات مختلفة.
- تعمل وحدة المعالجة المركزية الظاهرية كوكيل لوحدة المعالجة المركزية الفعلية.
- من حيث المبدأ، يمكن أن يحتوي الجهاز الظاهري على وحدة معالجة مركزية ظاهرية واحدة أو أكثر.
- ويسمى الجهاز الظاهري الذي يتضمن أكثر من وحدة معالجة مركزية ظاهرية جهازًا ظاهريًا ذا معالجة متعددة مختلفة(SMP)، بينما الجهاز الظاهري ذو وحدة معالجة مركزية ظاهرية واحدة يسمى جهازًا ظاهريًا ذا معالجة أحادية.
- من حيث المبدأ، يمكن أن تدعم برامج مراقبة الأجهزة الافتراضية ثلاثة مستويات من الجدولة: العملية، ومؤشر الترابط، وجدولة وحدة المعالجة المركزية الظاهرية.
- من أمثلة جدولة وحدة المعالجة المركزية الافتراضية (vCPU) : المجدول بالزمن الحرج الأقصر أولاً البسيط (SEDF) ومجدول الائتمان (CS) من Xen.
- بالإضافة إلى جدولة وحدة المعالجة المركزية الظاهرية، يتطلب التوصيل الظاهري لوحدة المعالجة المركزية الظاهرية محاكاة التعليمات المحددة في بنية مجموعة التعليمات الخاصة بها.
- ويمكن عمومًا تصنيف التعليمات الواردة في بنى مجموعة التعليمات إلى نوعين: تعليمات مميزةوغير مميزة.
- يتم تعريف التعليمة المميزة بأنها التعليمة التي تطبقالتراكب في وضع المستخدم ولا تطبق التراكب في وضع النظام.
- ويمكن تصنيف التعليمات إلى فئتين مختلفتين: حساسة وغير ضارة.
- يمكن أن تكون التعليمات الحساسة إماحساسة لعنصر التحكم أو حساسة للسلوك.
- التعليمات الحساسة لعنصر التحكم هي تلك التي تحاول تعديل تكوين الموارد في نظام (على سبيل المثال، تحميل كلمة حالة البرنامج من نظام IBM/ 370).
- الإرشادات الحساسة للسلوك هي تلك التي يتم تحديد سلوكياتها من خلال التكوين الحالي للموارد في النظام (على سبيل المثال، الأعلام المنبثقة من Intel IA-32).
- عندما لا تكون التعليمات حساسة لعنصر التحكم ولا حساسة للسلوك، فهي غير ضارة.
- يمكن أن تكون التعليمات الحساسة مميزة (مثل تحميل كلمة حالة البرنامج) وغير مميزة (مثل الأعلام المنبثقة).
- اقترح بوبك وجولدبيرغ (1974) أنه لا يمكن إنشاء برنامج مراقبة الأجهزة الافتراضية إلا إذا كانت مجموعة التعليمات الحساسة عبارة عن مجموعة فرعية من مجموعة التعليمات المميزة (على سبيل المثال، تطبق التعليمات الحساسة دائمًا التراكب في وضع المستخدم).
- تنشأ مشكلة عندما يتم إصدار تعليمات حساسة ولكنها غير مميزة في أجهزة ظاهرية تعمل في وضع المستخدم (على سبيل المثال، أي أنها لا تطبق التراكب على هذا النحو).
- التعليمات الحساسة وغير المميزةتسمى تعليمات هامة.
- لا يزال من الممكن إنشاء برنامج مراقبة الأجهزة الافتراضية لبنى مجموعة التعليمات التي تحتوي على تعليمات هامة.
- يمكن تحقيق إنشاء برنامج مراقبة الأجهزة الافتراضية مع وجود تعليمات هامة باستخدام تصحيح التعليمة البرمجية جزئيًا، الظاهرية الكاملة، و/ أو المحاكاة الظاهرية.
- يستبدل التحديث الجزئي للتعليمة البرمجية جميع التعليمات الهامة باستدعاءات النظام إلى برنامج مراقبة الأجهزة الافتراضية، ومن ثم يفرض عليها تطبيق التراكب.
- تقوم الظاهرية الكاملة بمحاكاة كافة التعليمات الموجودة في بنية مجموعة التعليمات.
- المحاكاة هي تقنية شائعة في التوصيل الظاهري لوحدات المعالجة المركزية. وتسمح بتنفيذ واجهات ووظائف نظام واحد (المصدر) على نظام بواجهات ووظائف مختلفة (الهدف).
- يمكن تطبيق المحاكاة باستخدام الترجمة الفورية أو الترجمة الثنائية.
- تقوم تقنيات الترجمة (على سبيل المثال، فك التشفير والإرسال، والترابط غير المباشر والترابط المباشر) بترجمة تعليمات المصدر إلى التعليمات المستهدفة واحدة تلو الأخرى، بينما تقوم الترجمة الثنائية بتحويل كتل تعليمات المصدر إلى التعليمات المستهدفة وتخزينها مؤقتًا للاستخدام المتكرر.
- تقوم المحاكاة الظاهرية بإعادة كتابة كل تعليمة مهمة مثل المكالمة التشعبية التي تلجأ إلى برنامج مراقبة الأجهزة الافتراضية (والذي يتطلب عادةً تعديل أنظمة تشغيل الضيف).
- كأمثلة ملموسة، يستخدم VMware الظاهرية الكاملة، بينما يستخدم Xen المحاكاة الظاهرية.