Архитектура рс совместимых процессоров.
Основные характеристики:
Длина непрерывного сегмента памяти не ограничена границей в 64 Кб.
Поддержка виртуальной памяти с 4-х уровневой системой защиты пространств памяти и ввода-вывода.
Расширенная система команд.
Используется 3 режима работы:
а) режим реальной адресации;
б) защищенный режим виртуальной адресации;
в) режим виртуального процессора 8086 (особое состояние задачи защищенного режима).
Был введен режим CMN (режим системного управления)
Процессор может обрабатывать данные:
8, 16, 32-х разрядные
Строки, байт, слов, двойных слов
Битовые поля, отдельные виды.
В процессор были введены средства отладки и тестирования.
Архитектура 32-х разрядных процессоров. Основные характеристики.
Основные характеристики перечислены ниже:
Длина непрерывного сегмента памяти не ограничивается границей в 64 кб.
Поддерживается виртуальная память объемом до 64 Гб.
4-х уровневая система защиты пространства памяти и ввода-вывода.
Расширенная система команд.
Используются три режима адресации: режим реальной адресации, защищенный режим виртуальной адресации, режим виртуального процессора 8086 (это особое состояние задачи защищенного режима).
Режим системного управления.
Процессор может оперировать 8-ми, 16-ти, 32-х битными операндами, строками байт, слов, двоичных слов, а также с битами, битовыми полями и строками бит.
В архитектуру процессора введены средства отладки и тестирования.
Защищенный режим.
Защищенный режим (Protected Virtual Address Mode) является основным режимом работы 32-х разрядных процессоров. Он предназначен для обеспечения независимого выполнения нескольких задач, что подразумевает защиту ресурсов одной задачи от воздействия другой. Основным защищаемым ресурсом является память, а также совместно используемые аппаратные средства, обращение к которой происходит через операции ввода/вывода и прерывания.
Большинство функций защиты процессор реализует на программном уровне и часть на аппаратном.
Характеристики защищенного режима:
1. Защита памяти основана на сегментации. Прикладная программа может использовать только разрешенные для нее сегменты памяти, выбирая их с помощью селекторов из дескрипторных таблиц.
Процессор может обращаться только к тем сегментам памяти, для которых имеются дескрипторы в таблицах. Механизм сегментации формирует линейный адрес по следующей схеме:
Селектор – это логическое имя модулей кодов или данных.
Поле TI принимает значение либо «0», либо «1».
Если TI = 0 GDT (выбирается глобальная таблица дескрипторов)
Если TI = 1 LDT (выбирается локальная таблица дескрипторов)
2. Защита памяти с помощью сегментации не позволяет:
Использовать сегменты не по назначению
Нарушать права доступа
Адресоваться к элементам выходящим за границы сегмента
Изменять содержимое таблицы дескрипторов, не имея достаточных привилегий.
3. Переключение задач. Защищенный регистр предоставляет средства переключения задач. Состояние каждой задачи сохраняется в сегменте состояния задачи При переключении задач, состояние текущей задачи автоматически сохраняется в ее TSS (сегмент состояния задачи).
4. Четырехуровневая иерархическая система привилегий. Предназначена для управления использованием привилегированных инструкций и доступа к дескрипторам. Передача управления между задачами контролируется вентилями (шлюзы), проверяющими правила использования уровня привилегий PL:0,1,2,3 (или кольца защиты).
PL= 0 – это максимальный уровень привилегий, относится к ядру ОС.
PL =1 – отводится под системные сервисы
PL = 2 – расширение ОС
PL = 3 приложения, минимальный уровень привилегий.
Уровни привилегий относятся к дескрипторам, селекторам, задачам, а также инструкции ввода/вывода. Нарушение защиты вызывает исключения.
5. Страничное управление памятью является средством организации виртуальной памяти с подкачкой страниц по запросу. Базовый механизм страничного управления использует двухуровневую табличную трансляцию линейного адреса физически.
6. Виртуализация прерываний. В многозадачной системе с разделяемыми устройствами внешние прерывания изначально обрабатываются ОС, которая определяет, к какой задаче относится каждое конкретное прерывание. Задача, которая должна обрабатывать аппаратные прерывания может получать их как в реальном виде, так и в виртуальном. Если приложению передаются реальные прерывания, то использование виртуальной памяти с подкачкой страниц будет занимать много времени, что является приличным для системы обработчики должны располагаться в ядре ОС.
Если задача находится в непрерывном состоянии, то ОС может сообщить о прерывании только после перехода в прерываемое состояние. Такие прерывания называются виртуальными.
7. В защищенном режиме возможно использовать режим виртуального 8086 процессора.