Т.В. Нестерова 3 страница

Мнемоника	Формат	Адресация	Пояснение
Команды пересылки
послатьРвР	код Рi Рj 0 7 ххх 10 12 ххх 13 15	Прямая регистровая	из регистра Рi в регистр Рj
послатьЧвР	код Ч 0 7 хххххххх 8 15	Непосредственная	Из команды в Р0
послатьРвП	код Адр 0 7 хххххххххххх 12 23	Прямая	Из Р1 в память по адресу из команды
послатьПвР	код   0 7 ххххххххххх 12 15	Прямая	в Р1 из памяти по адр. из команды
Арифметические команды
ПлюсРР	код Рi Рj 0 7 ххх 10 12 ххх 13 15	Прямая регистровая	Рi+Рj→Рi
ПлюсЧ	код Ч 0 7 хххххххх 8 15	Непосредственная	Рi+Ч→Рi
МинусРР	код Рi Рj 0 7 ххх 10 12 ххх 13 15	Прямая регистровая	Рi-Рj→Рi
МинусЧ	код Ч 0 7 хххххххх 8 15	Непосредственная	Рi-Ч→Рi
ИнкрР	код Рi 0 7 ххх 13 15	Прямая регистровая	Рi= Рi+1
ДикрР	код Рi 0 7 ххх 13 15	Прямая регистровая	Рi= Рi-1
Умножить	код 0 7	Прямая регистровая	A0*A1→A0
УмножитьЧ	код Ч 0 7 хххххххх 8 15	Прямая регистровая	A0*Ч→A0
Делить	код 0 7	Прямая регистровая	A0/A1→A0
Продолжение табл. 2.1
ДелитьЧ	код Ч 0 7 хххххххх 8 15	Непосредственная	A0/Ч→A0
Логические команды
и	код 0 7	Прямая регистровая	A0 и A1→A0
или	код 0 7	Прямая регистровая	A0 или A1→A0
не	код 0 7	Прямая регистровая	Не А0
Операции перехода
переход	код Адр 0 7 хххххххххххх 12 23	Прямая	бузусловный. переход по адр. из команды
прх _больше	код Адр 0 7 хххххххххххх 12 23	Прямая	Переход по адресу из команды если больше
прх _меньше	код Адр 0 7 хххххххххххх 12 23	Прямая	Переход по адресу из команды если меньше
прх _равно	код Адр 0 7 хххххххххххх 12 23	Прямая	Переход по адресу из команды если равно
прх_неравно	код Адр 0 7 хххххххххххх 12 23	Прямая	Переход по адресу из команды если неравно
цикл	код Адр 0 7 хххххххххххх 12 23	Адресация с автоувеличением и автоуменьшением	Переход по адресу из команды, Р2=Р2-1
Команды работы с флагами
флаг_н_0	код Ч 0 7 хххххххх 8 15	Нет адресации	установить флаг нуля в ноль
флаг_н_1	код Ч 0 7 хххххххх 8 15	Нет адресации	установить флаг нуля в еденицу
флаг_п_0	код Ч 0 7 хххххххх 8 15	Нет адресации	Установить флаг переполнения в ноль
флаг_п_1	код Ч 0 7 хххххххх 8 15	Нет адресации	Установить флаг переполнения в еденицу
флаг_з_0	код Ч 0 7 хххххххх 8 15	Нет адресации	Установить флаг знака в ноль
флаг_з_1	код Ч 0 7 хххххххх 8 15	Нет адресации	Установить флаг знака в еденицу
Продолжение табл. 2.1
Операции сравнения
больше	код 0 7	Прямая регистровая	А0>А1→Р2
меньше	код 0 7	Прямая регистровая	А0<А1→Р2
равно	код 0 7	Прямая регистровая	А0=А1→Р2
неравно	код 0 7	Прямая регистровая	А0≠А1→Р2
Другие команды
ввод	код Рi 0 7 ххх 13 15	Нет адресации	Ввести зн. и поместить в Ri
вывод	код Рi 0 7 ххх 13 15	Нет адресации	Вывод из Ri
вход	код 0 7	Нет адресации	Точка начала
останов	код 0 7	Нет адресации	Команда останова

2.4 Спецификации интерфейсов с ВУ

Интерфейс — это средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и логические параметры согласуются между собой. Каждый из функциональных элементов (память, монитор или другое устройство) связан с шиной определённого типа — адресной, управляющей или шиной данных.

Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты.

Контроллеры и адаптеры представляют собой наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контроллеры, кроме этого, осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора.

Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, содержащие один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора. Портами также называют устройства стандартного интерфейса: последовательный, параллельный и игровой порты (или интерфейсы).

Последовательный порт обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами — побитно. Параллельный порт получает и посылает данные побайтно.

К последовательному порту обычно подсоединяют медленно действующие или достаточно удалённые устройства, такие, как мышь и модем. К параллельному порту подсоединяют более "быстрые" устройства — принтер и сканер. Через игровой порт подсоединяется джойстик. Клавиатура и монитор подключаются к своим специализированным портам, которые представляют собой просто разъёмы.

Основные электронные компоненты, определяющие архитектуру процессора, размещаются на основной плате ПК, которая называется системной или материнской (MotherBoard). А контроллеры и адаптеры дополнительных устройств, либо сами эти устройства, выполняются в виде плат расширения (DаughterBoard — дочерняя плата) и подключаются к шине с помощью разъёмов расширения, называемых также слотами расширения (англ. slot — щель, паз).

Любое внешнее устройство имеет контроллер, через который организуется аппаратное взаимодействие внешнего устройства с процессором. Каждому контроллеру внешнего устройства назначается свой адрес, по которому можно обращаться к нему.

Рисунок 2.5 – Общая схема архитектуры вычислительной системы, спецификации интерфейсов с ВУ

При обращении к устройству его адрес выставляется центральным процессором на шину адреса. По шине данных осуществляется обмен данными между устройствами и процессором. В выбранной архитектуре используются следующие внешние устройства: монитор, клавиатура, CD-ROM и принтер.

2.5 Система прерываний

Наступление того или иного события сопровождается возникновением прерывания. Прерывание – сигнал, заставляющий ЭВМ менять обычный порядок выполнения исполнения потока. По определению прерывание означает временное прекращение основного процесса вычислений для выполнения некоторых запланированных или незапланированных действий, вызываемых работой аппаратуры или программы. В зависимости от источника прерывания классифицируются на:

- аппаратные, возникающие как реакция микропроцессора на физический сигнал от некоторого устройства компьютера. По времени возникновения эти прерывания асинхронны, то есть происходят в случайные моменты времени;

- программные, которые вызываются искусственно с помощью соответствующей команды из программы. Они предназначены для выполнения некоторых действий операционной системы. Эти прерывания являются синхронными;

- исключения – разновидность программных прерываний, являющихся реакцией микропроцессора на нестандартную ситуацию, возникающую внутри микропроцессора во время выполнения некоторой команды программы.

Список прерываний представлен в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Список прерываний

2.6 Аппаратные средства обеспечения защиты

Под аппаратными средствами защиты понимаются специальные средства, непосредственно входящие в состав технического обеспечения и выполняющие функции защиты как самостоятельно, так и в комплексе с другими средствами, например с программными. Можно выделить некоторые наиболее важные элементы аппаратной защиты:

- защита от сбоев в электропитании;

- защита от сбоев серверов, рабочих станций и локальных компьютеров;

- защита от сбоев устройств для хранения информации;

- защита от утечек информации электромагнитных излучений.

Наиболее надежным средством предотвращения потерь информации при кратковременном отключении электроэнергии в настоящее время является установка источников бесперебойного питания (UPS). Различные по своим техническим и потребительским характеристикам, подобные устройства могут обеспечить питание всей локальной сети или отдельной компьютера в течение какого-то промежутка времени, достаточного для восстановления подачи напряжения или для сохранения информации на магнитные носители. В противном случае используется следующая функция подобных устройств – компьютер получает сигнал, что UPS перешел на работу от собственных аккумуляторов и время такой автономной работы ограничено. Тогда компьютер выполняет действия по корректному завершению всех выполняющихся программ и отключается (команда SHUTDOWN). Большинство источников бесперебойного питания одновременно выполняет функции и стабилизатора напряжения, является дополнительной защитой от скачков напряжения в сети. Многие современные сетевые устройства - серверы, концентраторы, мосты и т.д. – оснащены собственными дублированными системами электропитания.Крупные организации имеют собственные аварийные электрогенераторы или резервные линии электропитания. Эти линии подключены к разным подстанциям, и при выходе из строя одной них электроснабжение осуществляется с резервной подстанции.

Один из методов такой защиты - это резервирование особо важных компьютерных подсистем. Пример – симметричное мультипроцессирование. В системе используется более двух процессоров, и в случае сбоя одного из них, второй продолжает работу так, что пользователи вычислительной системы даже ничего не замечают. Естественно на такую защиту требуется гораздо больше средств.

Организация надежной и эффективной системы резервного копирования и дублирования данных является одной из важнейших задач по обеспечению сохранности информации. В небольших сетях, где установлены один-два сервера, чаще всего применяется установка системы резервного копирования непосредственно в свободные слоты серверов. Это могут быть устройства записи на магнитные ленты (стример), на компакт-диски многоразового использования, на оптические диски и т.д. В крупных корпоративных сетях наиболее предпочтительно организовать выделенный специализированный архивационный сервер. Специалисты рекомендуют хранить дубликаты архивов наиболее ценных данных в другом здании, на случай пожара или стихийного бедствия. В некоторых случаях, когда подобные сбои и потеря информации могут привести к неприемлемой остановке работы - применяются система зеркальных винчестеров. Резервная копия информации формируется в реальном времени, то есть в любой момент времени при выходе из строя одного винчестера система сразу же начинает работать с другим.

В месте с тем, кроме аппаратных средств резервного копирования данных существуют и чисто программные средства архивации.

Прохождение электрических сигналов по цепям ПК и соединительным кабелям сопровождается возникновением побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) в окружающей среде. Распространение побочных электромагнитных излучений за пределы контролируемой территории на десятки, сотни, а иногда и тысячи метров, создает предпосылки для утечки информации, так как возможен ее перехват с помощью специальных технических средств контроля. В персональном компьютере кроме проводных линий связи также основными источниками электромагнитных излучений являются мониторы, принтеры, накопители на магнитных дисках, а также центральный процессор. Исследования показывают, что излучение видеосигнала монитора является достаточно мощным, широкополосным и охватывает диапазон метровых и дециметровых волн. Для уменьшения уровня побочных электромагнитных излучений применяют специальные средства защиты информации: экранирование, фильтрацию, заземление, электромагнитное зашумление, а также средства ослабления уровней нежелательных электромагнитных излучений и наводок при помощи различных резистивных и поглощающих согласованных нагрузок.

При контроле защиты информации ПК используются специально разработанные тестовые программы, а также специальная аппаратура контроля уровня излучения, которые определяют режим работы ПК, обеспечивающий совместно с другими техническими средствами скрытый режим работы для различных средств разведки.

Используется программно-аппаратное запрещение доступа на запуск ЭВМ на уровне BIOS (паролирование); использование привилегированных команд; разделение сегментов по типам (например, кодовый сегмент или сегмент данных); введение прав доступа к сегментам и страницам (например, право только чтения или только исполнения).

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОМАНДНОГО ЯЗЫКА ОС

При проектировании командного языка рекомендуется выделить основное множество команд, подлежащих дальнейшей реализации в проекте. Дополнительные сервисные команды представить только в таблице команд. Командный язык ОС включает:

- интерактивные команды;

- системные вызовы;

- язык пакетных файлов.

3.1 Интерактивные команды

Интерактивные команды вводятся пользователем с терминала:

¾ основные: начало/завершение сеанса работы, порождение/ уничтожение процесса, создание/удаление элементов файловой структуры, копирование файлов, организация защиты, перенос системы;

¾ дополнительные: установка и модификация параметров процессов/ресурсов, информационные команды.

При разработке интерактивных команд следует определить правила именования ресурсов системы: физических и логических устройств, каталогов, файлов, процессов и др.

Для обеспечения запуска нескольких процессов с одного терминала необходима команда асинхронного запуска процесса, не требующая ожидания завершения текущего процесса перед запуском следующего. Такие команды, как правило, используют для установки фоновых процессов.

Правила именования:

- физические устройства именуются кодом из латинских букв и цифр;

- логические диски именуются буквами латинского алфавита (‘a’…’z’);

- файлы, каталоги и процессы именуются произвольными именами, состоящих из любых букв и цифр в произвольном порядке (имена содержащие пробелы берутся в двойные кавычки).

Список нтрективных команд приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Список интерактивных команд

Мнемоника	Наименование	Параметр 1	Параметр 2	Описание
Тип	Диапазон значений	Значение по умолчанию	Тип	Диапазон значений	Значение по умолчанию
on	Начало сеанса работы	-	-	-	-	-	-	Начало сеанса работы
ShutDown	Завершение работы компьютера	-	-	-	-	-	-	Завершение работы компьютера
Продолжение табл. 3.1
CreateProcess	Создать процесс	строка	Буквы (рус./лат.) и цифры	-	число	0-32		Создание и фоновый запуск процесса с заданным именем и приоритетом (параметр 1 и 2 соответственно)
MakeActive	Переключиться на процесс	строка	Буквы (рус./лат.) и цифры	-	-	-	-	Переключиться на созданный процесс для непосредственной работы
SetPriority	Установить приоритет процесса	строка	Буквы (рус./лат.) и цифры	-	число	0-32		Устанавливает приоритет для процесса c заданным именем
DestroyProcess	Уничтожить процесс	строка	Буквы (рус./лат.) и цифры	-	-	-	-	Принудительное уничтожение процесса с заданным именем
mkdir	Создать каталог	строка	Буквы (рус./лат.) и цифры	-	строка	a, r, h, s, -	a---	Создать каталог с заданным именем и атрибутами (а – архивный, r – только чтение, h – скрытый, s – системный) (параметр 1 и 2 соответственно)
rmdir	Удалить каталог	строка	Буквы (рус./лат.) и цифры	-	-	-	-	Удалить каталог с заданным именем
Create	Создать файл	строка	Буквы (рус./лат.) и цифры	-	строка	a, r, h, s, -	a---	Создать файл с заданным именем и атрибутами
del	Удалить файл(ы)	строка	Буквы (рус./лат.) и цифры, *, ?	-	-	-	-	Удалить файл с заданным именем, (* - любые символы, ? – любой символ)
copy	Копирование	строка	Буквы (рус./лат.) и цифры, *, ?	-	строка	Буквы (рус./лат.) и цифры	-	Копировать файлы и каталоги из источника в назначение
sys	Создать системный файл	символ	'a'…'z'	-	-	-	-	Записать системные файлы на диск
attrib	Установка атрибутов	строка	Буквы (рус./лат.) и цифры, *, ?	-	строка	a, r, h, s, -	a---	Установить(сбросить) атрибуты файлов и каталогов (без параметров выводит информацию об атрибутах всех файлов)
rights	Право на доступ	строка	Буквы (рус./лат.) и цифры, *, ?	-	строка	Буквы (рус./лат.)	-	Устанавливает разрешение на доступ к файлам и каталогам (параметр 1 – маска файлов, параметр 2 – группа пользователей, имеющих право на доступ)
info	информация	строка	Все буквы и цифры (первая буква) и *	-	строка	dir, file, proc	Proc	Выводит информацию на экран о состоянии процесса или о директории, или о файле

3.2. Системные вызовы

Системные вызовы - это обращение к средствам ОС из выполняемых процессов. Эти средства ОС часто бывают скрыты от конечных пользователей. Для обеспечения переносимости программ работа в среде языков программирования в некоторой степени инвариантна по отношению к текущей операционной системе. Однако реализация алгоритмического языка для определенной операционной системы использует системные вызовы. Например, операторы ввода/ вывода в конечном счете транслируются в последовательности системных вызовов.

Основные системные вызовы: порождение и уничтожение процессов (дочерних), взаимодействие процессов, выделение и освобождение дополнительной оперативной памяти, ввод/вывод для физических устройств, файловый ввод/вывод. Как правило, ввод /вывод на физическом уровне является привилегированным средством и недоступен для прикладных процессов в целях обеспечения защиты информации на устройствах. Список системных вызовов приведен в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Список системных вызовов