Cabeça de Dinossauro

Complete Computer System Simulation: The SimOS Approach

Mendel Rosenblum, Stephen A Herrod, Emmett Witchel, and Anoop Gupta

Stanford Universit

INTRODUÇÃO

Para lidar com uma diversidade de sistemas, desenvolvimento, prototipagem, testes e pesquisa faz-se mister a verificação de sua eficiência e performance antes de sua construção. Desta forma  O SimOs simula detalhes do hardware para rodar e provê visando ajudar os desenvolvedores. O sistema é capaz de emular um sistema inteiro. Possui duas propriedades interessantes: Simulações rápidas ; e Capacidade de controle sobre o nível da simulação. Assim os pesquisadores podem focar suas atenções as detalhes que lhes são peculiares.

O AMBIENTE

O simulador provê o hardware necessário para o SO rodar: processador; controlador de memória; dispositivos de I/O ; dispositivos de armazenamento;  conexões de rede e etc… . Toda a implementação é apta a fornecer toda a trabalho necessário: hardware, sistema  e aplicações.

O simulador também inclui: execução direta, quando hardware/SO simulados são os mesmos do host, o que faz a execução ser mais rápida; tradutor binário, que converte dinamicamente o código executado; pode rodar em loop, decodificação, e simula seus efeitos nos registradores, cache  e memória; e também pode gravar a execução.

CPU

Para aumentar a velocidade de execução e lidar com a execução direta o SimOs realiza execução direta usando as próprias instruções do processador nativo usando tradução binária, assim como no processo de preempção este truque é transparente e não perturba a simulação.

O Sistema também apresenta uma simulação de forma com tradução binária, onde  ao invés de usar a execução direta o sistema faz a tradução on-time. O que possibilita uma maior flexibilização

MMU

Os pontos de vista do modo usuário e do controlador de memória são distintos. Para lidar com esse problema o SimOs  usa uma tradução entre memória virtual e física, e usa os sinais gerados pelo SO host simulando o processo.

MEMÓRIA

O gargalo da simulação. Para evitar a perda de performance por causa da memória o simulador é feito de modo a aumentar a quantidade de hits em cache.

Possui também um simulador para memória física, baseado no NUMA, para simular acesso baseado em diretório e manter a coerência de cache.

SIMULAÇÃO DE DISPOSITIVOS

Usando os sinais de SO, barramento físico, gerando arquivos para simular discos, simulador de rede o SimOs consegue suportar uma vasta gama de dispositivos: consoles, discos, DMA, Ethenert e etc.. .

        

PERFORMANCE

        Para realizar um experimento normalmente um simulador precisa estar apto a fornecer duas perguntas fundamentais: o que podemos obter da simulação e em quanto tempo. para responder o SimOs usa os seguintes parametros: SPEC benchmarks para processadores únicos; Multprocessor mix para multiprocessadores; Pmake para ambientes de desenvolvimento; e Database para testes de bancos de dados.

        

        Foi observado que o trade-off para simulação é alto, especialmente para ambientes multiprocessados, levando a lentidão, por causa de constante troca de contexto, problemas de implementação da MMU, e frequentes mudanças do modo kernel para modo usuário.