DE10329145A1 - Memory management with a portable data carrier - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Speicherverwaltung bei einem tragbaren Datenträger (10) werden Programmm in ein Dateisystem (38, 38') eingetragen, wobei ein Eintrag eines Programms im Dateisystem (38, 38') zumindest Verweise (56.x, 56.x') auf Speicherblöcke (52.x, 52.x') enthält, in denen sich das Programm in einem Speicher (14) des Datenträgers (10) befindet, und die Speicherblöcke (52.x, 52.x') in ihrer Lage im Speicher (14) mit Seitenrahmen (50.x, 50.x'), die durch eine Speicherverwaltungseinheit (28) vorgegeben sind, verträglich sind, um die Ausführung des Programms an den durch den Eintrag im Dateisystem (38, 38') angegebenen Stellen im Speicher (14) zu ermöglichen. Ein Datenträger (10) und ein Computerprogrammprodukt weisen entsprechende Merkmale auf. Die Erfindung ermöglicht es, in einem Dateisystem (38, 38') eines tragbaren Datenträgers (10) gespeicherte Programme unmittelbar an ihrem Speicherort im Dateisystem (38, 38') auszuführen.In a method for memory management in a portable data carrier (10) programs are entered into a file system (38, 38 '), wherein an entry of a program in the file system (38, 38') at least references (56.x, 56.x ') contains memory blocks (52.x, 52.x ') in which the program is located in a memory (14) of the data carrier (10) and the memory blocks (52.x, 52.x') in their position in the memory (14) are compatible with page frames (50.x, 50.x ') specified by a memory management unit (28) for carrying out the execution of the program at the locations indicated by the entry in the file system (38, 38') Memory (14) to allow. A data carrier (10) and a computer program product have corresponding features. The invention makes it possible to execute programs stored in a file system (38, 38 ') of a portable data carrier (10) directly at their storage location in the file system (38, 38').
Description
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Speicherverwaltung bei einem tragbaren Datenträger und spezieller das Gebiet der Ausführung von Programmen, die in einem Speicher des tragbaren Datenträgers enthalten sind. Ein tragbarer Datenträger im Sinne des vorliegenden Dokuments kann insbesondere eine Chipkarte (smart card) in unterschiedlichen Bauformen oder ein Chipmodul sein. Die vorliegend betrachteten Datenträger sind relativ leistungsfähig und weisen insbesondere eine Speicherverwaltungseinheit (MMU – memory management unit) auf.The This invention relates generally to the field of memory management a portable data carrier and more specifically, the field of execution of programs running in a memory of the portable data carrier are included. A portable one disk For the purposes of the present document, in particular a chip card (smart card) in different designs or a chip module. The in the present case considered data carrier are relatively powerful and in particular have a memory management unit (MMU - memory management unit).
Der Artikel "Multi-application card controllers go 32-bit" von Bernd Meier in der Zeitschrift SECURE – The Silicon Trust Report, herausgegeben von Infineon Technologies AG, Nr. 5, 2002, Seiten 32–35, verfügbar unter http://www.silicon-trust.com/pdf/secure_5/32_techno_1.pdf, beschreibt ein virtuelles Speicherverwaltungssystem für tragbare Datenträger. Der auf dem Datenträger vorhandene Speicher ist, ebenso wie ein virtueller Adreßraum, in Seiten von je 64 Byte Länge gegliedert. Eine Speicherverwaltungseinheit ordnet Seiten in einem virtuellem Adreßraum den jeweiligen Seitenrahmen im physischen Speicher zu. Programme können noch nach der Personalisierung des Datenträgers in diesen nachgeladen werden. Ein Dateisystem zur Speicherung solcher Programme und anderer Dateien ist jedoch nicht beschrieben.Of the Article "Multi-application card controllers go 32-bit "by Bernd Meier in SECURE magazine - The Silicon Trust Report, edited by Infineon Technologies AG, No. 5, 2002, pages 32-35, available at http://www.silicon-trust.com/pdf/secure_5/32_techno_1.pdf, describes a virtual storage management system for portable data carriers. Of the on the disk existing memory is, as well as a virtual address space, in Pages of 64 bytes each divided. A storage manager arranges pages in one virtual address space to the respective page frames in the physical memory. Programs can still after the personalization of the data carrier in these reloaded become. A file system for storing such programs and others However, files are not described.
Allgemein besteht bei Dateisystemen für tragbare Datenträger das Bedürfnis, die darin gespeicherten Dateien möglichst speicherplatzsparend – im Idealfall verschnittfrei – anzuordnen. Wenn eine solche nach den Kriterien des Dateisystems im Speicher angeordnete Datei jedoch ein Programm enthält, muß dieses zur Ausführung durch den Datenträger in der Regel kopiert oder verschoben werden. Dies ist erforderlich, weil die Speicherverwaltungseinheit des Datenträgers Seitenrahmen (page frames) im Speicher vorgibt, an deren Grenzen das Programm ausgerichtet sein muß, um ausgeführt werden zu können. Es wäre reiner Zufall, wenn das im Dateisystem befindliche Programm bereits die erforderliche Lage im Speicher aufweisen würde. Der zeit- und speicheraufwendige Kopier- oder Verschiebevorgang stellt einen erheblichen Nachteil dar.Generally exists for portable file systems disk the need, The files stored in it save as much memory as possible - ideally waste-free - to be arranged. If such according to the criteria of the file system in the memory arranged File contains a program, this must be for execution through the disk usually copied or moved. This is required because the storage management unit of the disk has page frames in memory pretends, at whose borders the program is aligned have to be, to run to be able to. It would be pure coincidence, if the file system is already in the program would have the required location in memory. The time and memory consuming Copy or move process is a significant disadvantage represents.
Die Erfindung hat demgemäß die Aufgabe, eine Technik zur Speicherverwaltung bei tragbaren Datenträgern zu schaffen, die es ermöglicht, in einem Dateisystem gespeicherte Programme unmittelbar an ihrem Speicherort im Dateisystem auszuführen ("execute in place"). Vorzugsweise soll die Erfindung im Zusammenhang mit den unterschiedlichsten Dateisystemen einsetzbar sein, wobei keine oder allenfalls eine geringe Anpassung des vorgesehenen Dateisystems erforderlich sein soll. Es können dann z.B. besonders zuverlässige und/oder besonders speicherplatzsparende Dateisysteme verwendet werden.The Invention accordingly has the object, a Space management technology for portable media create that makes it possible programs stored in a file system immediately at theirs Execute location in the file system ("execute in place"). Preferably, the invention in the Can be used in connection with a variety of file systems be, with no or at most a slight adjustment of the intended file system should be required. It can then e.g. particularly reliable and / or particularly space-saving file systems are used.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe ganz oder zum Teil gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, einen tragbaren Datenträger gemäß Anspruch 10 sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 12. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention said object completely or partially solved by a method according to claim 1, a portable data carrier according to claim 10 and a computer program product according to claim 12. The dependent claims relate to preferred embodiments of the invention.
Die Erfindung geht von der Grundüberlegung aus, in dem Dateisystem eingetragene Programme in Speicherblöcken abzulegen, die in ihrer Lage im Speicher mit den durch die Speicherverwaltungseinheit vorgegebenen Seitenrahmen des Speichers verträglich sind. Ein im Dateisystem eingetragenes Programm kann daher ohne Kopier- oder Verschiebevorgänge unmittelbar in den Speicherblöcken, in denen das Programm gespeichert ist, ausgeführt werden. Der Eintrag eines solchen Programms enthält zumindest Verweise auf die Speicherblöcke, in denen sich das Programm befindet; in manchen Ausgestaltungen kann der Eintrag statt der Verweise oder zusätzlich zu den Verweisen auch alle oder einige der Speicherblöcke enthalten.The Invention is based on the basic idea store programs entered in the file system in memory blocks, in their location in memory with the memory management unit given side frames of the memory are compatible. One in the file system Registered program can therefore immediately without copying or moving operations in the memory blocks, in which the program is stored. The entry of a contains such program at least references to the blocks of memory containing the program is; In some embodiments, the entry may be instead of References or additional to the references also all or some of the memory blocks included.
Die Erfindung ermöglicht somit ein "execute in place" der im Dateisystem eingetragenen Programme, ohne zwingend zu erfordern, daß alle Datenstrukturen des Dateisystems vollständig an den durch die Speicherverwaltungseinheit vorgegebenen Grenzen der Speicherrahmen ausgerichtet bzw. gerastert sind. Eine vollständige Rasterung des Dateisystems hätte insbesondere bei kleinen Dateigrößen und/oder großen Seitenrahmen den Nachteil eines erheblichen Speicherverschnitts. Zwar umfaßt die Erfindung allgemein auch solche Ausführungsformen; es werden jedoch Ausgestaltungen bevorzugt, bei denen zumindest manche Datenstrukturen des Dateisystems unabhängig von den Seitenrahmengrenzen im Speicher des Datenträgers angeordnet sind. Dies betrifft insbesondere Datenstrukturen, die nicht Bestandteil von ausführbaren Programmen sind, z.B. Verzeichnisse oder reguläre, nicht-ausführbare Dateien. Auf diese Weise läßt sich eine besonders gute Speicherplatzausnutzung erreichen.The Invention allows thus an "execute in place "in the file system registered programs without necessarily requiring that all data structures the file system completely at the limits specified by the memory management unit the memory frame are aligned or rasterized. A complete rasterization of the file system especially for small file sizes and / or huge Page frame the disadvantage of a considerable memory blending. Although included the invention also generally such embodiments; it will, however Embodiments preferred in which at least some data structures of the file system independently are arranged from the page frame boundaries in the memory of the data carrier. This concerns in particular data structures that are not part of it from executable Programs are, e.g. Directories or regular, non-executable files. In this way can be achieve a particularly good storage space utilization.
Erfindungsgemäß wird hinsichtlich des eingesetzten Dateisystems lediglich gefordert, daß das Dateisystem Einträge für Programme aufzunehmen vermag, wobei jeder Eintrag seinerseits zumindest Verweise auf Speicherblöcke enthält. In manchen Ausgestaltungen können die Einträge reguläre Dateien sein, in denen die Verweise enthalten sind. In anderen Ausgestaltungen entsprechen die Einträge dagegen internen Verwaltungsinformationen des Dateisystems.According to the invention, with regard to the file system used, it is merely required that the file system be able to record entries for programs, whereby each entry in turn contains at least references to memory blocks. In some embodiments, the entries may be regular file be in which the references are contained. In other embodiments, however, the entries correspond to internal management information of the file system.
Die Erfindung kann in so gut wie jedes bekannte Dateisystem mit allenfalls geringem Änderungsaufwand integriert werden. Hierbei sind insbesondere Dateisysteme zu nennen, die Speicherverschnitt vermeiden, weil sie mit Datenstrukturen unterschiedlicher Größe (z.B. sogenannten Extents) arbeiten.The Invention can in almost any known file system with at best low change effort to get integrated. In particular, file systems should be mentioned here, avoid the memory wastes because they are different with data structures Size (e.g. so-called extents) work.
Es können jedoch auch Dateisysteme eingesetzt werden, die rein blockorientiert arbeiten. Vorzugsweise wird ein erprobtes und als zuverlässig bekanntes Dateisystem eingesetzt.It can However, file systems are used that are purely block-oriented work. Preferably, a proven and known as reliable File system used.
Erfindungsgemäß sollen die Speicherblöcke, in denen sich die Programme im Speicher befinden, in ihrer Lage im Speicher mit den durch die Speicherverwaltungseinheit vorgegebenen Seitenrahmen (page frames) des Speichers verträglich sein. Hierbei soll unter einem "Seitenrahmen" gemäß dem üblichen Sprachgebrauch ein Bereich des realen Speichers verstanden werden, dessen Grenzen durch die Speicherverwaltungseinheit vorgegeben sind und der durch die Speicherverwaltungseinheit einem einstellbaren Bereich virtueller Adressen zugeordnet wird.According to the invention the memory blocks, in which the programs are in memory in their location in the Memory with those specified by the memory management unit Page frames of the memory to be compatible. Here is under a "page frame" according to the usual Parlance be understood an area of real memory whose limits are specified by the memory management unit and the one settable by the memory management unit Is assigned to the virtual address range.
In bevorzugten Ausgestaltungen werden die Speicherblöcke dann als verträglich mit den durch die Speicherverwaltungseinheit vorgegebenen Seitenrahmen angesehen, wenn die Grenzen jedes Speicherblocks auf Seitenrahmengrenzen fallen. Hierbei kann in manchen Ausführungsformen jeder Speicherblock mehrere Seitenrahmen vollständig enthalten. Besonders bevorzugt sind jedoch Ausgestaltungen, in denen die Speicherblöcke und die Seitenrahmen zusammenfallen, also die gleiche Größe und die gleiche Ausrichtung im Speicher aufweisen. Auch Ausführungsformen, bei denen jeder Seitenrahmen mehrere Speicherblöcke enthält, sind nicht ausgeschlossen. Hierbei muß jedoch darauf geachtet werden, daß ausführbare Programme stets in Gruppen aufeinanderfolgender Speicherblöcke abgelegt werden, weil sonst der im Speicher befindliche Programmcode nicht mit der Anordnung der Seitenrahmen verträglich wäre.In preferred embodiments, the memory blocks are then as compatible with the page frames specified by the memory management unit viewed when the boundaries of each memory block border on page borders fall. Here, in some embodiments, each memory block completely contain multiple page frames. However, embodiments are particularly preferred in which the memory blocks and the side frames coincide, so the same size and the have the same orientation in memory. Also embodiments, where each page frame contains multiple memory blocks are not excluded. Here, however, must Care should be taken to ensure that executable programs are always stored in groups of successive memory blocks, because otherwise the program code in memory is out of order the side frame compatible would.
Die Speicherblöcke, in denen die im Dateisystem eingetragenen Programme gespeichert sind, können in unterschiedlichen Ausgestaltungen in dem Dateisystem und/oder in einem gesonderten Rasterbereich enthalten sein.The Memory blocks, in which the programs entered in the file system are stored are, can in different embodiments in the file system and / or be included in a separate grid area.
Ferner kann vorgesehen sein, das gesamte Dateisystem in Speicherblöcke zu gliedern, die mit den Seitenrahmen verträglich sind. Verwaltungsinformationen des Dateisystems oder nicht-ausführbare Dateien brauchen hierbei nicht an den Blockgrenzen ausgerichtet zu werden, so daß der Verschnitt gering gehalten werden kann.Further can be provided to divide the entire file system into memory blocks, which is compatible with the side frames are. Management information of the file system or non-executable files do not need to be aligned with the block boundaries, so that the Cuttings can be kept low.
Zur Ausführung eines gespeicherten Programms wird vorzugsweise ein virtueller Adreßraum aufgebaut, indem die Speicherverwaltungseinheit auf Grundlage der im Dateisystem enthaltenen Verweise geeignet konfiguriert wird. Die Konfigurationsinformationen können in dem Hauptspeicher des Datenträgers oder ganz oder teilweise in einem separaten Cache-Bereich abgelegt werden.to execution a stored program is preferably built a virtual address space, by the storage management unit based on the file system is properly configured. The configuration information can in the main memory of the volume or stored in whole or in part in a separate cache area become.
In vorteilhaften Ausgestaltungen weist der Datenträger ein UNIX®-artiges Betriebssystem auf. Besonders bevorzugt werden ein Linux®-Betriebssystem und ein dafür vorgesehenes Dateisystem in geeignet modifizierter Form eingesetzt. Solche Dateisysteme sind z.B. unter den Namen Ext2fs, Ext3fs, ReiserFS, XFS und JFS an sich bekannt. Das Buch "Understanding the Linux Kernel" von D. P. Bovet und M. Cesati, O'Reilly Verlag, 2. Auflage, Dezember 2002, auf das hiermit verwiesen wird, enthält eine detaillierte technische Beschreibung des Linux®-Betriebssystems.In advantageous embodiments, the media has a UNIX ® -like operating system. Particular preference is given to using a Linux® operating system and a file system provided for this purpose in a suitably modified form. Such file systems are known, for example, under the names Ext2fs, Ext3fs, ReiserFS, XFS and JFS. The book "Understanding the Linux Kernel" by DP Bovet and M. Cesati, O'Reilly Verlag, 2nd edition, December 2002, incorporated herein by reference, contains a detailed technical description of the Linux® operating system.
Der erfindungsgemäße Datenträger enthält ein Dateisystem und Speicherblöcke mit ausführbaren Programmen.Of the Inventive disk contains a file system and memory blocks with executable Programs.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt kann ein körperliches Medium mit gespeicherten Programmbefehlen sein, beispielsweise ein Halbleiterspeicher oder eine Diskette oder eine CD-ROM. Das Computerprogrammprodukt kann jedoch auch ein nicht-körperliches Medium sein, beispielsweise ein über ein Computernetzwerk übermitteltes Signal. Insbeson dere kann das Computerprogrammprodukt ein Betriebssystem oder ein Betriebssystemmodul enthalten, das im Zuge der Herstellung oder der Initialisierung oder der Personalisierung eines tragbaren Datenträgers in diesen eingebracht wird.The Computer program product according to the invention can be a physical one Medium with stored program commands, for example a Semiconductor memory or a floppy disk or a CD-ROM. The computer program product However, it can also be a non-physical one Be a medium, for example an over a computer network transmitted Signal. In particular, the computer program product may be an operating system or an operating system module included in the production or initialization or personalization of a portable data carrier in this is introduced.
In bevorzugten Ausgestaltungen weisen der Datenträger und/oder das Computerprogrammprodukt Merkmale auf, die den oben beschriebenen und/oder den in den abhängigen Verfahrensansprüchen genannten Merkmalen entsprechen.In preferred embodiments, the disk and / or the computer program product Characteristics referred to above and / or mentioned in the dependent method claims Characteristics correspond.
Weitere Merkmale, Vorteile und Aufgaben der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele und Ausführungsalternativen hervor. Es wird auf die Zeichnung verwiesen, in denen zeigen:Further Features, advantages and objects of the invention will become apparent from the following Description of several embodiments and design alternatives out. Reference is made to the drawing, in which:
Der
in
Der
Speicher
Der
Prozessor
Die
Adreßumsetzung
erfolgt mit einer hardwaremäßig vorgegebenen
Granularität.
Die Speicherverwaltungseinheit
Die
Abbildung virtueller Speicherseiten in die Seitenrahmen des Speichers
Der
nicht-flüchtige
Speicher
Im
nicht-flüchtigen
Speicher
Im
Beispiel von
Die
Speicherblöcke
des ersten Programms sind in
Der
Rasterbereich
Die
Verknüpfung
zwischen einem Eintrag eines ausführbaren Programms im Dateisystem
In
dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
sind die Verweise
In
dem bislang beschriebenen Ausführungsbeispiel
stimmten die Speicherblöcke
In
Schritt
Nach
dem Schließen
der Verweisdatei – z.B. der
Datei
Die
Speicherverwaltungseinheit
Bei
dem Ausführungsbeispiel
von
Als
Strukturen. des Dateisystems
Die
Datei
Diverse
Abwandlungen, die oben bereits im Zusammenhang mit
Der
Aufruf eines in dem gerasterten Dateisystem
Claims (12)
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