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F o r e w o r d I ' v e b e e n a v i r t u a l m a c h i n e a d d i c t f o r p r e c i s e l y a s l o n g a s I ' v e w o r k e d w i t h c o m p u t e r s . M y f i r s t r e a l j o b , w h i c h l e d t o m y f i r s t n o n t r i v a l c o m p u t e r p r o g r a m , w a s t o i m p l e m e n t a v i r t u a l m a c h i n e f o r a h i g h - l e v e l p r o g r a m m i n g l a n g u a g e . T h e r e s e e m e d t o b e s o m e t h i n g m a g i c a l a b o u t t h e a b i l i t y f o r a c o m p u t e r t o i m i t a t e a n o t h e r c o m p u t e r , o r m y i d e a o f w h a t a c o m p u t e r o u g h t t o b e . N o w a l m o s t 2 0 y e a r s l a t e r , l e s s s t a r r y - e y e d a n d m o r e r e s p o n s i b l e , I a m c o n c e r n e d t h a t m y w o r k h a s u t i l i t y , m a k i n g i t f a s t e r o r e a s i e r t o g e t s o m e t h i n g d o n e t h a n i t w o u l d b e o t h e r w i s e . B u t l u c k y f o r m e , v i r t u a l m a c h i n e s h a v e p r o v e n i d e a l l y s u i t e d t o t h e n e e d s o f t h e c o m p u t i n g i n d u s t r y , w h e r e t h e a p p r e - c i a t i o n o f t h e v i r t u a l m a c h i n e h a s e x p a n d e d d r a m a t i c a l l y . I t ' s n o l o n g e r o n l y a n i n t e l l e c t u a l c h a l l e n g e t o t h e r e s e a r c h e r a r g u a b l y o n t h e " l u n a t i c f r i n g e " o f p r o g r a m m i n g l a n g u a g e i m p l e m e n t a t i o n , o r t h e s e c r e t w e a p o n o f a s m a l l c a d r e o f m a i n f r a m e O / S e n g i n e e r s a n d p i o n e e r s o f s y s t e m v i r t u a l i z a t i o n . S e v e r a l m a j o r t r e n d s h a v e c o n t r i b u t e d t o a n e x p l o s i o n o f i n t e r e s t i n v i r t u a l m a c h i n e t e c h n o l o g i e s . I n p a r t i c u l a r t h e r i s e o f t h e W o r l d W i d e W e b , b y f a r t h e l a r g e s t a n d m o s t u b i q u i t o u s c r o s s - p l a t f o r m c o m p u t i n g e n v i r o n m e n t t o d a t e , c r e a t e d e n o r m o u s a n d v i s i b l e o p p o r t u n i t i e s f o r v i r t u a l m a c h i n e - b a s e d c o m p u t i n g . I n i t i a l l y t a r g e t i n g t h e W W W , V M t e c h n o l o g y h i t t h e m a i n s t r e a m a s a m e a n s o f s a f e l y h o s t i n g c r o s s - p l a t f o r m b i n a r y p r o g r a m s e m b e d d e d i n W e b p a g e s . F r o m t h a t b e a c h h e a d i t h a s e x p a n d e d t o b e c o m e t h e p r e v a l e n t a p p r o a c h t o o p e n p l a t f o r m s f r o m W e b a n d b a c k o f f i c e s e r v e r s t o c e l l p h o n e s a n d s m a r t c a r d s , w h e r e t h e e q u i v a l e n t b e n e f i t s ~ c r o s s - p l a t f o r m a p p l i c a t i o n s t h a t a r e n o t t i e d t o t h e u n d e r l y i n g h a r d w a r e o r o p e r a t i n g s y s t e m ~ i n v a r i a b l y a p p l y . V i r t u a l m a c h i n e s f o r m t h e b a s i s o f S u n ' s J a v a a n d M i c r o s o f t ' s . N E T p l a t f o r m s , c u r r e n t l y t h e m o s t p o p u l a r s o f t w a r e e n v i r o n m e n t s o n t h e p l a n e t . i x
x F o r e w o r d A s n e w m a r k e t s o r a p p l i c a t i o n s a r e c o n c e i v e d , v i r t u a l m a c h i n e t e c h n o l o g i e s t o s u p p o r t t h e m a r e a d a p t e d f r o m t h e s e s t a l w a r t s . I n o t h e r m a r k e t s a s w e l l , v i r t u a l m a c h i n e t e c h n o l o g y i s s e e i n g a r e n a i s s a n c e . C o m p a n i e s s u c h a s V M w a r e a r e f i n d i n g v i r t u a l m a c h i n e p l a t f o r m s t o b e a n i d e a l w a y t o p r o v i d e g r e a t e r r e s o u r c e c o n t r o l , s c a l a b i l i t y a n d p e r f o r m a n c e a c r o s s v a r i a t i o n s i n h o s t h a r d w a r e o r o p e r a t i n g s y s t e m s . V i r t u a l m a c h i n e s a r e l i k e l y t o b e c o m m o n a t m u l t i p l e l e v e l s o f t h e d a t a c e n t e r o r s e r v e r f a r m . W h e n I w a s a s k e d t o r e v i e w t h i s b o o k , i t s e e m e d a n o p p o r t u n i t y t o r e a d s o m e t h i n g I m i g h t n o t g e t t o o t h e r w i s e . I e x p e c t e d t o f o c u s o n t h e c h a p t e r c o v e r i n g v i r t u a l m a c h i n e s f o r h i g h - l e v e l l a n g u a g e s . L i t t l e d i d I k n o w t h a t I w o u l d f i n d m y s e l f e x c i t e d b y l e s s f a m i l i a r t o p i c s , f o r i n s t a n c e s e n d i n g b a c k s u r p r i s e d c o m m e n t s e x p r e s s i n g a d m i r a t i o n f o r t h e d e c a d e s - o l d I B M A S / 4 0 0 a r c h i t e c t u r e , w h i c h I ' d n e v e r u n d e r s t o o d b e f o r e . I t w a s n ' t j u s t t h e r e a l i z a t i o n o f h o w m u c h t h o s e c o m i n g f a r b e f o r e m e h a d a c c o m p l i s h e d . S e e i n g v i r t u a l m a c h i n e t e c h n o l o g y i n t h i s b r o a d e r s c o p e m a d e d e s i g n d e c i s i o n s i n m y f a m i l - i a r J a v a v i r t u a l m a c h i n e a r c h i t e c t u r e , a n d t h e i r i m p l i c a t i o n s , m u c h c l e a r e r . S u c h p e r s p e c t i v e i s v a l u a b l e e v e n t o e x p e r i e n c e d p r a c t i t i o n e r s o f a p a r t i c u l a r V M a r t . A n d I f o u n d m y s e l f o n c e a g a i n t h i n k i n g h o w c o o l i t a l l i s . T i m L i n d h o l m D i s t i n g u i s h e d E n g i n e e r , S u n M i c r o s y s t e m s , I n c . P a l o A l t o F e b r u a r y 2 8 , 2 0 0 5
P r e f a c e V i r t u a l m a c h i n e ( V M ) t e c h n o l o g i e s h a v e b e e n d e v e l o p e d i n a n u m b e r o f c o n t e x t s ~ o p e r a t i n g s y s t e m s , p r o g r a m m i n g l a n g u a g e s a n d c o m p i l e r s , a n d c o m p u t e r a r c h i t e c t u r e ~ t o e n a b l e n e w c a p a b i l i t i e s a n d t o s o l v e a v a r i e t y o f p r o b l e m s i n i n t e r f a c i n g m a j o r c o m p u t e r s y s t e m c o m p o n e n t s . V i r t u a l m a c h i n e s f o r s u p p o r t i n g o p e r a t i n g s y s t e m s a r e r e c e i v i n g r e n e w e d i n t e r e s t a f t e r y e a r s o f r e l a t i v e l y l i t t l e a c t i v i t y , b e c a u s e t h e y a l l o w e f f e c t i v e r e s o u r c e s h a r i n g w h i l e m a i n t a i n i n g a h i g h d e g r e e o f s e c u r i t y . V i r t u a l i z a t i o n i s b e c o m i n g p o p u l a r f o r s e r v e r s a n d o t h e r n e t w o r k a p p l i c a t i o n s e s p e c i a l l y w h e r e s e c u r i t y i s o f c r u c i a l i m p o r t a n c e . I n t h e a r e a o f p r o g r a m m i n g l a n g u a g e s , v i r t u a l m a c h i n e s p r o v i d e p l a t f o r m i n d e p e n d e n c e , a n d t h e y s u p p o r t t r a n s p a r e n t d y n a m i c t r a n s l a t i o n a n d o p t i m i z a t i o n . I n p r o c e s s o r a r c h i t e c t u r e s , v i r t u a l m a c h i n e t e c h n o l o g i e s a l l o w t h e i n t r o d u c t i o n o f n e w i n s t r u c t i o n s e t s , a s w e l l a s d y n a m i c o p t i m i z a t i o n f o r p o w e r r e d u c t i o n a n d / o r p e r f o r m a n c e i m p r o v e m e n t . B e c a u s e o f i n d u s t r y c o n s o l i d a t i o n a r o u n d a s m a l l n u m b e r o f s t a n d a r d i n t e r - f a c e s , v i r t u a l m a c h i n e t e c h n o l o g y w i l l l i k e l y b e a n i m p o r t a n t e n a b l i n g f e a t u r e f o r i n n o v a t i o n s i n a l l o f t h e a b o v e f i e l d s . A n y n e w i n s t r u c t i o n s e t , o p e r - a t i n g s y s t e m , o r p r o g r a m m i n g l a n g u a g e w i l l a l m o s t c e r t a i n l y r e q u i r e s o m e a c c o m p a n y i n g v i r t u a l m a c h i n e t e c h n o l o g y i f i t i s t o b e c o m e w i d e l y a c c e p t e d . N o t c o i n c i d e n t a l l y , m u c h o f t h e i m p e t u s e s f o r v i r t u a l m a c h i n e t e c h n o l o - g i e s , a n d m o s t o f t h e m o r e s i g n i f i c a n t r e c e n t d e v e l o p m e n t s , h a v e c o m e f r o m i n d u s t r y . H i s t o r i c a l l y , t h e v a r i o u s V M t e c h n i q u e s h a v e b e e n s p r e a d a c r o s s c o m p u t e r s c i e n c e a n d e n g i n e e r i n g d i s c i p l i n e s . H o w e v e r , t h e r e a r e a n u m b e r o f u n d e r - l y i n g , c r o s s - c u t t i n g t e c h n o l o g i e s , a n d t h e r e i s m u c h t o b e g a i n e d b y p u l l i n g t h e m t o g e t h e r s o t h a t V M i m p l e m e n t a t i o n s c a n b e s t u d i e d a n d e n g i n e e r e d x i
~ ! 9 P r e f a c e i n a w e l l - s t r u c t u r e d w a y . T h i s b o o k i s a n o u t g r o w t h o f t h e i d e a t h a t v i r t u a l m a c h i n e s s h o u l d b e s t u d i e d a s a u n i f i e d d i s c i p l i n e . T h i s b o o k i s a l s o a b o u t c o m p u t e r a r c h i t e c t u r e i n i t s p u r i s t s e n s e . A s c l a s s i - c a l l y d e f i n e d , a n a r c h i t e c t u r e i s a n i n t e r f a c e . V i r t u a l m a c h i n e s c o u p l e i n t e r f a c e s a n d e x t e n d t h e f l e x i b i l i t y a n d f u n c t i o n a l i t y o f t h e i n t e r f a c e s . U n d e r s t a n d i n g a r c h i t e c t u r e i s k e y t o u n d e r s t a n d i n g v i r t u a l m a c h i n e s , a n d t h i s b o o k i s w r i t t e n f r o m a n a r c h i t e c t ' s p e r s p e c t i v e , k e e p i n g i n t e r f a c e i s s u e s c l e a r a n d a t t h e f o r e - f r o n t . A g o a l i s f o r t h e r e a d e r t o c o m e a w a y w i t h a m u c h d e e p e r u n d e r s t a n d i n g o f t h e i m p o r t a n t c o m p u t e r s y s t e m i n t e r f a c e s a n d t h e r o l e t h e s e i n t e r f a c e s p l a y w h e n t h e m a j o r c o m p o n e n t s i n t e r a c t . T h e b r e a d t h o f V M a p p l i c a t i o n s i m p l i e s t h e a u d i e n c e f o r t h i s b o o k i s f a i r l y d i v e r s e . A l t h o u g h i t i s n o t c u r r e n t l y r e c o g n i z e d a s a d i s c i p l i n e w i t h a t a r g e t e d s e t o f u n i v e r s i t y c o u r s e s , v i r t u a l m a c h i n e s m a k e s a n e x c e l l e n t t o p i c f o r a g r a d - u a t e l e v e l c o u r s e b e c a u s e i t t i e s t o g e t h e r t h e k e y d i s c i p l i n e s o f c o m p u t e r s c i e n c e a n d e n g i n e e r i n g : a r c h i t e c t u r e , o p e r a t i n g s y s t e m s , a n d p r o g r a m m i n g l a n g u a g e s . P r e l i m i n a r y v e r s i o n s o f t h i s b o o k h a v e a l r e a d y b e e n u s e d , q u i t e s u c c e s s f u l l y , i n g r a d u a t e c o u r s e s a t f o u r d i f f e r e n t u n i v e r s i t i e s . T h e b o o k c a n a l s o b e u s e d a s a s u p p l e m e n t a r y t e x t f o r a c o m p i l e r c o u r s e o n d y n a m i c o p t i m i z a t i o n o r a n o p e r - a t i n g s y s t e m c o u r s e c o v e r i n g c l a s s i c s y s t e m V M s . V i r t u a l m a c h i n e t e c h n o l o g i e s a r e r a p i d l y g a i n i n g b r o a d a c c e p t a n c e i n i n d u s t r y , a n d p r a c t i c i n g p r o f e s s i o n a l s w i l l f i n d t h e b o o k u s e f u l f o r s e l f - e d u c a t i o n o n t h i s l e a d i n g e d g e t e c h n o l o g y . T h e b o o k c a n a l s o s e r v e a s a u s e f u l r e f e r e n c e a s i t c o l l e c t s m a t e r i a l f r o m a n u m b e r o f f i e l d s i n t o o n e p l a c e . T h e b o o k b e g i n s b y s u r v e y i n g t h e v a r i e t y o f V M s , p u t t i n g t h e m i n t o p e r s p e c - t i v e a n d b u i l d i n g a f r a m e w o r k f o r d i s c u s s i n g V M s . T h e s u b s e q u e n t c h a p t e r s d e s c r i b e t h e m a j o r t y p e s o f V M s i n a n o r g a n i z e d w a y , e m p h a s i z i n g t h e c o m - m o n , u n d e r l y i n g t e c h n o l o g i e s . F o l l o w i n g i s a r o u g h o u t l i n e s u m m a r i z i n g e a c h c h a p t e r . I n C h a p t e r 1 w e i n t r o d u c e t h e c o n c e p t o f a b s t r a c t i o n a n d d e f i n e t h e i n t e r - f a c e s t h a t a r e p r e v a l e n t i n t o d a y ' s c o m p u t e r s y s t e m s . T h i s i s f o l l o w e d b y a d i s c u s s i o n o f v i r t u a l i z a t i o n a n d i t s r e l a t i o n s h i p t o t h e i n t e r f a c e s . T h e n o t i o n o f c o m p u t e r a r c h i t e c t u r e i s i n t r o d u c e d n e x t , f o l l o w e d b y a s u r v e y o f d i f f e r e n t t y p e s o f v i r t u a l m a c h i n e s . V M s a r e s h o w n t o f a l l i n t o t w o m a i n c a t e g o r i e s , p r o c e s s v i r t u a l m a c h i n e s a n d s y s t e m v i r t u a l m a c h i n e s . W e e n d t h e c h a p t e r b y r e f i n i n g t h i s c a t e g o r i z a t i o n f u r t h e r a n d s u g g e s t i n g a t a x o n o m y f o r v i r t u a l m a c h i n e s . I n C h a p t e r 2 w e a d d r e s s i s s u e s r e l a t e d t o t h e e m u l a t i o n o f a s o u r c e i n s t r u c - t i o n s e t a r c h i t e c t u r e ( I S A ) o n a t a r g e t I S A . W e d e m o n s t r a t e t h e w o r k i n g s o f a b a s i c i n t e r p r e t e r a n d s h o w h o w t h r e a d e d i n t e r p r e t a t i o n c a n h e l p i m p r o v e p e r - f o r m a n c e . T h e t e c h n i q u e s d e v e l o p e d a r e d e m o n s t r a t e d u s i n g a C I S C s o u r c e I S A , t h e I n t e l I A - 3 2 , a n d a R I S C t a r g e t I S A , t h e I B M P o w e r P C . W e t h e n
P r e f a c e 9 x i i i i n t r o d u c e t h e n o t i o n o f b i n a r y t r a n s l a t i o n , a n d d i s c u s s t h e p r o b l e m s o f c o d e d i s c o v e r y a n d c o d e l o c a t i o n . T h i s i s f o l l o w e d b y a d i s c u s s i o n o f t h e h a n d l i n g o f c o n t r o l t r a n s f e r s . M a n y I S A s h a v e s p e c i a l f e a t u r e s ( i n s o m e c a s e s , t h e y m i g h t b e c a l l e d " q u i r k s " ) t h a t m u s t b e h a n d l e d i n s p e c i a l w a y s . T h e s e a r e d i s c u s s e d n e x t . T h e c h a p t e r i s r o u n d e d o u t w i t h a c a s e s t u d y o f e m u l a t i o n i n t h e S h a d e s i m u l a t i o n s y s t e m . C h a p t e r 3 d i s c u s s e s t h e i m p l e m e n t a t i o n o f p r o c e s s v i r t u a l m a c h i n e s . A p r o - c e s s v i r t u a l m a c h i n e s u p p o r t s a n i n d i v i d u a l g u e s t a p p l i c a t i o n p r o g r a m o n a h o s t p l a t f o r m c o n s i s t i n g o f a n o p e r a t i n g s y s t e m a n d u n d e r l y i n g h a r d w a r e . W e d i s - c u s s t h e i m p l i c a t i o n s o f V M c o m p a t i b i l i t y a n d s h o w h o w t h e s t a t e o f a m a c h i n e , c o n s i s t i n g o f t h e r e g i s t e r s t a t e a n d t h e m e m o r y s t a t e , i s m a p p e d a n d m a i n t a i n e d i n a p r o c e s s v i r t u a l m a c h i n e . W e a d d r e s s t h e i s s u e s o f s e l f - m o d i f y i n g c o d e a n d o f p r o t e c t i n g t h e r e g i o n o f m e m o r y u s e d b y t h e V M r u n t i m e s o f t w a r e . V M e m u l a t i o n c o n s i s t s o f t w o p a r t s . F i r s t , t h e e m u l a t i o n o f t h e i n s t r u c t i o n s e t i s d i s c u s s e d , w i t h r e f e r e n c e t o i n t e r p r e t a t i o n a n d b i n a r y t r a n s l a t i o n d i s c u s s e d i n C h a p t e r 2 . T h i s l e a d s t o a d i s c u s s i o n o f c o d e c a c h i n g t e c h n i q u e s . N e x t , t h e e m u l a t i o n o f t h e i n t e r f a c e t o t h e h o s t o p e r a t i n g s y s t e m i s a d d r e s s e d . W e e n d t h e c h a p t e r b y d e s c r i b i n g t h e F X ! 3 2 s y s t e m , w h i c h e m b o d i e s m a n y o f t h e f u n d a m e n t a l i d e a s d i s c u s s e d i n t h e c h a p t e r . C h a p t e r 4 f o c u s e s o n t e c h n i q u e s f o r t h e o p t i m i z a t i o n o f t r a n s l a t e d c o d e f o r b e t t e r e m u l a t i o n p e r f o r m a n c e . I t d i s c u s s e s t h e f r a m e w o r k n e e d e d t o p e r - f o r m s u c h o p t i m i z a t i o n s a n d t h e p r o f i l e i n f o r m a t i o n t h a t m u s t b e g a t h e r e d a t p r o g r a m e x e c u t i o n t i m e i n o r d e r t o f a c i l i t a t e o p t i m i z a t i o n s . V a r i o u s p r o f i l i n g t e c h n i q u e s a r e d i s c u s s e d . B e c a u s e o p t i m i z a t i o n s o f t e n w o r k b e t t e r o n l a r g e r c o d e b l o c k s , t h e c o n c e p t s o f d y n a m i c b a s i c b l o c k s , s u p e r b l o c k s , t r a c e s , a n d t r e e g r o u p s a r e i n t r o d u c e d . T h e c h a p t e r i n c l u d e s a n e x t e n s i v e d i s c u s s i o n o n c o d e r e - o r d e r i n g a n d i t s l i m i t a t i o n s . V a r i o u s t y p e s o f c o d e o p t i m i z a t i o n s , b o t h l o c a l a n d i n t e r - b l o c k , a r e p r e s e n t e d . T h e c h a p t e r c o n c l u d e s w i t h a c a s e - s t u d y o f D y n a m o , a d y n a m i c b i n a r y o p t i m i z e r , w h i c h a p p l i e s o p t i m i z a t i o n t e c h n i q u e s i n a s y s t e m w h e r e t h e s o u r c e a n d t a r g e t I S A s a r e i d e n t i c a l . C h a p t e r 5 i n t r o d u c e s h i g h - l e v e l l a n g u a g e v i r t u a l m a c h i n e s a n d t r a c e s t h e t r a n s i t i o n f r o m t h e e a r l y P a s c a l P - c o d e V M s t o o b j e c t - o r i e n t e d V M s . T h e e m p h a s i s i n t h i s c h a p t e r i s o n t h e a r c h i t e c t u r e o f h i g h - l e v e l l a n g u a g e V M s , e s p e c i a l l y t h o s e f e a t u r e s s u p p o r t i n g o b j e c t - o r i e n t e d p r o g r a m m i n g a n d s e c u r i t y . T h e t w o i m p o r t a n t o b j e c t - o r i e n t e d V M s o f t o d a y , n a m e l y t h e J a v a V i r t u a l M a c h i n e a n d t h e M i c r o s o f t C L I , a r e d e s c r i b e d . T h e f e a t u r e s o f t h e i r b y t e c o d e , s t a c k - o r i e n t e d i n s t r u c t i o n s e t s a r e d e s c r i b e d . I n b o t h c a s e s , t h e d e s c r i p t i o n o f t h e i n s t r u c t i o n s e t i s s u p p l e m e n t e d b y a d i s c u s s i o n o f t h e o v e r a l l p l a t f o r m t h a t a u g m e n t s t h e v i r t u a l m a c h i n e s w i t h a s e t o f l i b r a r i e s a n d A P I s . C h a p t e r 6 c o n t i n u e s t h e d i s c u s s i o n o f h i g h - l e v e l l a n g u a g e V M s b y f o c u s i n g o n t h e i r i m p l e m e n t a t i o n . A s i n t h e p r e c e d i n g c h a p t e r , m o r e a t t e n t i o n i s g i v e n
x i v 9 P r e f a c e t o J a v a b e c a u s e o f i t s w i d e s p r e a d u s a g e a n d t h e v a r i e t y i n i t s i m p l e m e n t a t i o n s . T w o a s p e c t s g i v e n s p e c i a l c o n s i d e r a t i o n a r e s e c u r i t y a n d m e m o r y m a n a g e - m e n t . T h e i m p o r t a n c e o f g a r b a g e c o l l e c t i o n i s d i s c u s s e d a l o n g w i t h t e c h n i q u e s f o r p e r f o r m i n g g a r b a g e c o l l e c t i o n . T h e i n t e r a c t i o n o f J a v a o b j e c t s w i t h p r o - g r a m s w r i t t e n n a t i v e l y o u t s i d e t h e J a v a e n v i r o n m e n t i s d i s c u s s e d n e x t . W e t h e n d e s c r i b e h o w t h e p e r f o r m a n c e o f J a v a c a n b e e n h a n c e d t h r o u g h o p t i m i z a t i o n s o f c o d e u s i n g t e c h n i q u e s d e s c r i b e d i n C h a p t e r 4 a s w e l l a s n e w t e c h n i q u e s t h a t a r e s p e c i f i c t o t h e o b j e c t - o r i e n t e d p a r a d i g m . T h e c o n c e p t s i n t h e c h a p t e r a r e b r o u g h t t o g e t h e r u s i n g a c a s e - s t u d y o f t h e J i k e s R e s e a r c h V i r t u a l M a c h i n e . I n C h a p t e r 7 w e d i s c u s s c o - d e s i g n e d v i r t u a l m a c h i n e s w h e r e a c o n v e n t i o n a l I S A i s i m p l e m e n t e d t h r o u g h a c o m b i n a t i o n o f a n i m p l e m e n t a t i o n - s p e c i f i c I S A a n d t r a n s l a t i o n s o f t w a r e t h a t r u n s i n c o n c e a l e d m e m o r y . W e d i s c u s s t e c h n i q u e s f o r m a p p i n g t h e s t a t e o f t h e o r i g i n a l I S A o n t o t h e i m p l e m e n t a t i o n I S A a n d f o r m a i n t a i n i n g t h e c o d e c a c h e c o n t a i n i n g t r a n s l a t e d c o d e . V a r i o u s s t i c k y a s p e c t s , i n c l u d i n g t h e i m p l e m e n t a t i o n o f p r e c i s e i n t e r r u p t s a n d p a g e f a u l t s , a r e a l s o d i s c u s s e d . W e e n d t h e c h a p t e r w i t h t w o c a s e s t u d i e s : t h e T r a n s m e t a C r u s o e p r o c e s s o r a n d t h e I B M A S / 4 0 0 p r o c e s s o r . C h a p t e r 8 d e a l s w i t h t h e c l a s s i c s y s t e m v i r t u a l m a c h i n e s . A s y s t e m v i r t u a l m a c h i n e s u p p o r t s a c o m p l e t e g u e s t o p e r a t i n g s y s t e m a n d a l l i t s a p p l i c a t i o n s o n a h o s t p l a t f o r m . W e p r o v i d e a m o t i v a t i o n f o r t h e s e v i r t u a l m a c h i n e s a n d o u t l i n e t h e b a s i c w a y s f o r i m p l e m e n t i n g s y s t e m v i r t u a l m a c h i n e s , i n c l u d i n g n a t i v e a n d h o s t e d V M s . W e d i s c u s s t e c h n i q u e s f o r t h e v i r t u a l i z a t i o n o f t h e t h r e e m a i n s y s t e m r e s o u r c e s : p r o c e s s o r s , m e m o r y , a n d I / O . T h e c o n d i t i o n s f o r v i r t u a l i z a b i l i t y o f a p r o c e s s o r , a s f i r s t e n u n c i a t e d b y P o p e k a n d G o l d b e r g i n t h e e a r l y ' 7 0 s , a r e d e v e l o p e d . A l s o d i s c u s s e d a r e t e c h n i q u e s f o r v i r t u a l i z a t i o n w h e n t h e s e c o n d i t i o n s a r e n o t s a t i s f i e d b y a n I S A . M e m o r y v i r t u a l i z a t i o n i s d i s c u s s e d w i t h a t t e n t i o n g i v e n b o t h t o s y s t e m s w i t h a r c h i t e c t e d p a g e t a b l e s a n d a r c h i t e c t e d T L B s . T h e n v i r t u a l i z a t i o n i s d i s c u s s e d f o r a v a r i e t y o f I / O d e v i c e s . W e n e x t t u r n o u r a t t e n t i o n t o h a r d w a r e a s s i s t s t o i m p r o v e t h e p e r f o r m a n c e o f V M s y s t e m s w i t h t h e I B M z / V M a s a r u n n i n g e x a m p l e . W e e n d t h e c h a p t e r w i t h t w o c a s e s t u d i e s , t h a t o f a h o s t e d V M s y s t e m d e v e l o p e d b y V M w a r e , a n d t h a t o f t h e V T - x ( V a n d e r p o o l ) t e c h n o l o g y d e v e l o p e d b y I n t e l f o r t h e i r I A - 3 2 a r c h i t e c t u r e . I n C h a p t e r 9 w e s h i f t o u r a t t e n t i o n t o t h e v i r t u a l i z a t i o n o f m u l t i p r o c e s s o r s y s t e m s . W e i n t r o d u c e t h e n o t i o n o f s y s t e m p a r t i t i o n i n g a n d d e v e l o p a t a x o n - o m y f o r d i f f e r e n t t y p e s o f p a r t i t i o n i n g . W e t h e n d i s c u s s t h e p r i n c i p l e s b e h i n d p h y s i c a l p a r t i t i o n i n g a n d l o g i c a l p a r t i t i o n i n g . T h e I B M L P A R f e a t u r e i s p r e - s e n t e d a s a c a s e s t u d y i n l o g i c a l p a r t i t i o n i n g . F o l l o w i n g t h i s i s a d i s c u s s i o n a b o u t l o g i c a l p a r t i t i o n i n g u s i n g h y p e r v i s o r s . W e t h e n t u r n t o a s y s t e m V M - b a s e d a p p r o a c h t o m u l t i p r o c e s s o r v i r t u a l i z a t i o n u s i n g a r e s e a r c h s y s t e m , C e l l u l a r D i s c o , a s a c a s e s t u d y . W e e n d t h e c h a p t e r w i t h a d i s c u s s i o n o f m u l t i p r o c e s s o r
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