Защищенный режим

Защищенный режим

Защищённый режим (режим защищённой виртуальной адресации) — режим работы процессора. Разработан фирмой Digital Equipment (DEC) для 32-разрядных компьютеров VAX-11, а также фирмой 80386. Несмотря на то, что защищённый режим частично был реализован уже в процессоре 80286, но там существенно отличался способ работы с памятью, так как процессоры еще были 16-битные и не была реализована страничная организация памяти. Применяется в процессорах других производителей. Данный режим позволил создать многозадачные операционные системы, такие, как семейства Microsoft Windows,

Содержание

Особенности процессора 80286

В процессоре i286 было реализовано два режима работы — защищённый режим и реальный режим. В защищённом режиме процессор мог адресовать до 1 Гбайт виртуальной памяти (при этом объем реальной памяти составлял не более 16 Мбайт), за счёт изменения механизма адресации памяти. Переключение из реального режима в защищённый происходит программно и относительно просто, однако для обратного перехода необходим аппаратный сброс процессора. Для отслеживания текущего режима работы процессора используется регистр слово состояния машины (MSW). Программы реального режима без модификаций в защищённом режиме исполняться не могут, так же как и программы BIOS машины.

Суть защищённого режима заключается в следующем. Программист и разрабатываемые им программы используют логическое адресное пространство (виртуальное адресное пространство), размер которого может составлять 1024 Мбайт (для 80286). Логический адрес преобразуется в физический адрес автоматически с помощью схемы управления памятью (MMU). Благодаря защищённому режиму, в памяти можно хранить только ту часть программы, которая необходима в данный момент, а остальная часть могла храниться во внешней памяти (например, на жёстком диске). В случае обращения к той части программы, которой нет в памяти в данный момент, операционная система может приостановить программу, загрузить требуемую секцию кода из внешней памяти и возобновить выполнение программы. Следовательно, становятся допустимыми программы, размер которых больше объема имеющейся памяти. Другими словами, пользователю кажется, что он работает с большей памятью, чем на самом деле. Однако реализация системы виртуальной памяти была еще далека от совершенства. Для использования защищённого 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 производиться обращение (к локальной или к глобальной) и 2 бита запрашиваемого уровня привилегий. Далее происходит обращение к соответствующей таблице дескрипторов и соответствующему дескриптору, который содержал начальный, 24-битный, адрес сегмента, размер сегмента и права доступа. После чего вычислялся необходимый физический адрес, путём сложения адреса сегмента со смещением, хранящемся в 16-разрядном указательном регистре.

Особенности процессоров 80386-80486

С появлением 32-разрядных процессоров 80386 фирмы Intel процессоры могут работать в трех режимах: реальном, защищённом и виртуального процессора 8086.

В защищённом режиме используются полные возможности 32-разрядного процессора — обеспечивается непосредственный доступ к 4 Гбайт физического адресного пространства и многозадачный режим с параллельным выполнением нескольких программ (процессов). Собственно говоря, многозадачный режим организует многозадачная операционная система, однако микропроцессор предоставляет необходимый для этого режима мощный и надежный механизм защиты задач друг от друга с помощью четырехуровневой системы привилегий. Так же в этом режиме доступна страничная организация памяти, повышающая уровень защиты задач друг от друга и эффективность их выполнения.

В процессоре i386 компания Intel учла необходимость лучшей поддержки реального режима, потому что программное обеспечение времени его появления не было готово полностью работать в защищённом режиме. Поэтому, например, в i386, возможно переключение из защищённого режима обратно в реальный (при разработке 80286 считалось, что это не потребуется, поэтому на компьютерах с процессором 80286 возврат в реальный режим осуществляется схемно — через сброс процессора).

При включении микропроцессора в нем автоматически устанавливается режим реального адреса. Переход в защищённый режим осуществляется программно путем выполнения соответствующей последовательности команд. Программы, предназначенные для защищённого режима, должны быть написаны особым образом. Это означает, что реальный и защищённый режим не совместимы.

Страничная организация памяти

Основная мысль сводится к формированию таблиц описания памяти, которые определяют состояние её отдельных сегментов/страниц и т. п. При нехватке памяти операционная система может выгрузить часть данных из оперативной памяти на диск, а в таблицу описаний внести указание на отсутствие этих данных в памяти. При попытке обращения к отсутствующим данным процессор сформирует исключение (разновидность прерывания) и отдаст управление операционной системе, которая вернёт данные в память, а затем вернёт управление программе. Таким образом для программ процесс подкачки данных с дисков происходит незаметно.

См. также

Литература

  • Рудаков П. И., Финогенов К. Г. Программируем на языке Ассемблера IBM PC. — М.: «Энтроп», 1996.



Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Защищенный режим" в других словарях:

  • защищенный режим — Режим обработки, при котором прикладные программы запрашивают у операционной системы выделения ресурсов памяти, чтобы эти ресурсы были недоступны для использования другой программой. [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по… …   Справочник технического переводчика

  • защищенный режим использования — Режим защищенной обработки базы данных, в котором все прикладные программы, работающие параллельно с программой, открывшей области базы данных в этом режиме, могут читать записи, но не могут их обновлять до тех пор, пока программа не закроет эти… …   Справочник технического переводчика

  • Режим защищённого виртуального адреса (защищённый режим) — режим работы микропроцессора. Разработан фирмой Digital Equipments (DEC) для 32 разрядных компьютеров VAX 11, а так же фирмой Intel начиная с 32 разрядных процессоров 80386. Применяется в процессорах других производителей. Данный режим позволил… …   Википедия

  • защищенный от асинхронной атаки — А режим — [http://www.rfcmd.ru/glossword/1.8/index.php?a=index d=23] Тематики защита информации Синонимы А режим EN asynchronous attack secureA mode …   Справочник технического переводчика

  • режим (модуляции несущей частоты) Р - код — Точный (защищенный) код, которым модулируются несущие частоты L1 и L2 в GPS, с длиной волны модуляции ≈ 30 м. [РТМ 68 14 01] Тематики спутниковая технология геодезических работ Обобщающие термины средства спутниковых определений EN P code …   Справочник технического переводчика

  • Unreal mode — (иногда также Big Real Mode, 32 bit Real Mode, Flat Real Mod)  недокументированный режим работы процессора 80386. Вариант реального режима, в котором имеется возможность адресовать до 4 гигабайт памяти. Активно использовался в некоторых… …   Википедия

  • Шифрование звука — Содержание 1 Постановка задачи 2 Основные проблемы и положения 3 Спо …   Википедия

  • Звуковые сигналы ошибок BIOS — Разные версии BIOS имеют разные варианты уведомления об ошибках. Если во время самотестирования BIOS не может вывести информацию на монитор, используется звуковой сигнал или голос, воспроизводимый при помощи встроенного динамика. Содержание 1… …   Википедия

  • Звуковые сигналы BIOS — Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту …   Википедия

  • Отображение файла на память — это такой способ работы с файлами в некоторых операционных системах, при котором всему файлу или некоторой непрерывной части этого файла ставится в соответствие определённый участок памяти (диапазон адресов оперативной памяти). При этом чтение… …   Википедия

Книги



Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»