русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Защищенный режим

Защищенный режим (режим защищенного виртуального адреса) - режим работы процессора. Разработанный фирмой Digital Equipment (DEC) для 32-разрядных компьютеров VAX-11, а также фирмой Intel для своих процессоров, начиная с 32-разрядных процессоров 80386. Хотя защищенный режим частично была реализована уже в процессоре 80286, но там существенно отличался способ работы с памятью, ибо процессоры еще были 16-битные и не была реализована страничная организация памяти. Используется в процессорах других производителей. Этот режим позволил создать многозадачные операционные системы, такие как Microsoft Windows, Unix и т.д..

Особенности процессора 80286

Процессор Intel 80286

В процессоре i286 было реализовано два режима работы - защищенный режим и реальный режим. В защищенном режиме процессор мог адресовать до 1 ГБ виртуальной памяти (при этом объем реальной памяти составлял не более 16 МБ) благодаря изменению механизма адресации памяти. Переключения из реального режима в защищенный происходит программно и относительно просто, однако для обратного перехода требуется аппаратный сброс процессора. Для отслеживания текущего режима работы процессора используется регистр слово состояния машины (MSW). Программы реального режима без модификаций в защищенном режиме использоваться не могут, равно как и программы BIOS машины.

Суть защищенного режима заключается в следующем. Программист и разрабатываемые им программы используют логическое адресное пространство (виртуальное адресное пространство), размер которого может составлять 1024 МБ. Логическая адрес превращается в физический адрес автоматически с помощью схемы управления памятью (MMU). Благодаря защищенному режиму в памяти можно хранить только ту часть программы, которая необходима в определенный момент, остальные могут храниться во внешней памяти (например, на жестком диске). В случае обращения к той части программы, которой нет в памяти в данный момент,операционная система может приостановить программу, загрузить нужную секцию кода из внешней памяти и возобновить выполнение программы. Соответственно, становятся доступными программы, размер которых превышает объем доступной памяти. Другими словами, пользователю кажется, что он работает с большим объемом памяти, чем в действительности. Однако реализация системы виртуальной памяти была еще далека от совершенства. Для использования защищенного режима необходима многозадачная операционная система, например Microsoft Windows 3.0, IBM OS / 2 или UNIX.

Физический адрес формируется следующим образом. В сегментных регистрах хранится селектор, содержащий индекс дескриптора в таблице дескрипторов (13 бит), 1 бит, определяющий, к какой таблице дескрипторов будет осуществляться обращение (к локальной или к глобальной) и 2 бита запрашиваемого уровня привилегий. Далее происходит обращение к соответствующей таблице дескрипторов и соответствующему дескриптору, который содержал начальную, 24-битную адрес сегмента, размер сегмента и права доступа. После чего рассчитывается необходимая физический адрес, посредством составления адреса сегмента и смещения, который хранится в 16-разрядном указательном регистре.

Особенности процессоров 80386-80486

Процессор Intel 80386

С появлением 32-разрядных процессоров 80386 фирмы Intel процессоры могут работать в трех режимах: реальном, защищенном и виртуального процессора 8086. В защищенном режиме используются полные возможности 32-разрядного процессора - обеспечивается прямой доступ к 4 ГБ физического адресного пространства и многозадачный режим с параллельным выполнением нескольких программ ( процессов ). Собственно говоря, многозадачный режим организует операционная система, однако микропроцессор предоставляет необходимый для этого режима мощный и надежный механизм защиты задач друг от друга с помощью четырехуровневой системы привилегий. Также в этом режиме доступна страничная организация памяти, которая увеличивает уровень защиты задач друг от друга и эффективность их выполнения. В процессоре i386 компания Intel учла необходимость лучшей поддержки реального режима, так как программное обеспечение времени его появления не было способно полностью работать в защищенном режиме. Поэтому, например, в i386 возможно переключение из защищенного режима обратно в реальный (при разработке 80286 считалось, что это не потребуется, поэтому на компьютерах с процессором 80286 возврата в реальный режим осуществлялось схемно - за сброса процессора). При включении микропроцессора в нем автоматически устанавливается режим реального адреса. Переход к защищенного режима осуществляется программно с помощью выполнения соответствующей последовательности команд. Программы, предназначенные для защищенного режима, должны быть написаны особым образом. Это означает, что реальный и защищенный режимы не совместимы.

Страничная организация памяти

Отношение между виртуальной и реальной памятью

Основная мысль сводится к формированию таблиц описания памяти, которые определяют состояние ее отдельных сегментов / страниц подобное. В случае недостатка памяти операционная система может отгрузить часть данных из оперативной памяти на диск, а в таблице описаний внести указание на отсутствие этих данных в памяти. При попытке обращения к отсутствующим данных процессор сформирует исключение (разновидность прерывания) и отдаст управление операционной системе, которая вернет данные в память, а затем вернет управление программе. Таким образом для приложений процесс подкачки данных с дисков происходит незаметно.

Просмотров: 4128

Вернуться в оглавление:Компьютер




Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Полезен материал? Поделись:

Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.