Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.348

Чтобы избежать повторных обращений к памяти, диспетчер памяти Pentium 4 имеет встроенную аппаратную поддержку для поиска недавно использовавшихся комбинаций полей DIR-PAGE и отображения их на физический адрес соответствующего страничного кадра. Действия, показанные на рис. 6.13, выполняются только в том случае, если текущая комбинация использовалась давно.

При разбиении на страницы значение поля BASE в дескрипторе вполне может быть нулевым. Единственное, для чего нужно поле BASE, — получить небольшое смещение, чтобы использовать элемент в середине, а не в начале каталога страниц. Поле BASE включено в дескриптор только для реализации чистой сегментации (без разбиения на страницы), а также для обратной совместимости со старым процессором 80286, в котором не было разбиения на страницы.

Отметим, что, если конкретное приложение не нуждается в сегментации и довольствуется единым 32-разрядным адресным пространством со страничной организацией, этого легко достичь. Все сегментные регистры могут быть заполнены одним и тем же селектором, дескриптор которого содержит нулевое поле BASE и максимальное поле LIMIT. Смещение команды будет тогда линейным адресом с единственным адресным пространством, то есть, по сути, получается традиционное разбиение на страницы.

В завершение стоит сказать несколько слов о защите, поскольку это имеет непосредственное отношение к виртуальной памяти. Pentium 4 поддерживает 4 уровня защиты, где уровень 0 — самый привилегированный, а уровень 3 — наименее привилегированный (рис. 6.14). Уровень защиты работающей программы указывается 2-разрядным полем в слове состояния программы (Program Status Word, PSW) — регистре аппаратного обеспечения, который содержит коды условий и другие биты состояния. Более того, не только программы, но и каждый сегмент в системе имеет определенный уровень защиты.

Пока программа использует сегменты только собственного уровня, все идет нормально. Доступ к данным более высокого уровня разрешается. Доступ к данным более низкого уровня запрещен — в этом случае происходит исключение. Допустим вызов процедур как более высокого, так и более низкого уровня, но при этом нужно строго контролировать ситуацию. Для вызова процедуры другого уровня команда CALL должна содержать селектор вместо адреса. Этот селектор указывает на дескриптор, который называется шлюзом вызова (call gate) и по которому можно получить адрес нужной процедуры. Таким образом, совершить переход в середину произвольного сегмента на другом уровне невозможно. Могут использоваться только официальные точки входа.

Рис. 6.14. Уровни защиты процессора Pentium 4

Посмотрите на рис. 6.14. На уровне 0 мы видим ядро операционной системы, которая контролирует процесс ввода-вывода, работу памяти и т. п. На уровне 1 находится обработчик системных вызовов. Пользовательские программы могут вызывать процедуры из этого уровня, но это только строго определенные процедуры. Уровень 2 содержит библиотечные процедуры, которые могут использоваться совместно несколькими работающими программами. Пользовательские программы могут вызывать эти процедуры, но не могут изменять их. На уровне 3 работают пользовательские программы, которые имеют самую низкую степень защиты. Система защиты Pentium 4, как и схема управления памятью, в целом основана на принципах системы MULTICS.