4.3.5 Многосегментная модель памяти
(для 16-битных приложений)
При использовании многосегментной модели памяти для каждой программы выделяется собственная таблица сегментных дескрипторов, которая называется таблицей локальных дескрипторов (Local Descriptor Table, или LDT). При этом появляется возможность для каждого процесса создать собственный набор сегментов, которые никак не пересекаются с сегментами других процессов, даже если значения их дескрипторов, находящиеся в сегментных регистрах, совпадают.
В результате каждый сегмент находится в изолированном адресном пространстве. На рисунке 4.4 показано, что каждый элемент таблицы локальных дескрипторов определяет различные сегменты памяти. В каждом дескрипторе сегмента указывается его точная длина.
Смещение адреса данных в каждом сегменте не должно превышать его размер. За этим следит менеджер памяти, являющийся частью ядра операционной системы.
На практике используется комбинированная модель памяти, когда 32-разрядные приложения регистрируются в глобальной таблице дескрипторов, а 16-разрядные приложения – в локальных. При этом адреса локальных таблиц дескрипторов хранятся в глобальной таблице дескрипторов.
Вопросы для самопроверки
Какова основная режимы работы процессоров IA-32?
Для чего используется реальный режим адресации микропроцессоров?
Какой основной режим работы процессоров IA-32?
В чём заключается отличие логического и линейного адреса при защищённом режиме работы?
В каких регистрах хранится селектор сегмента?
Какую информацию хранит дескриптор сегмента?
Для чего служат дескрипторные таблицы?
Какие поля содержит дескриптор сегмента?
В чём заключается отличие линейного и физического адреса при защищённом режиме работы?
Каков принцип доступа к ячейкам памяти в односегментной модели памяти?
Дл чего служит флаг гранулярности в дескрипторе сегмента?
Какие бывают типы сегментов?
Для чего используется бит номера привилегий в дескрипторе сегмента?
В каких случаях используется многосегментная модель памяти?
Глава 5. Страничная организация памяти в процессорах ia‑32
Основной особенностью процессоров семейства IA-32 является поддержка страничной организации памяти. При ее использовании операционная система может предоставить в распоряжение прикладных программ такой объем оперативной памяти, какой им требуется для работы, независимо от объема физической памяти, установленной в компьютере. При этом суммарный объем памяти, используемый всеми приложениями, может превышать объем физической памяти компьютера. Это стало возможным благодаря тому, что при выполнении программы в физической памяти компьютера находятся только те участки программы, к которым процессор обращается в текущий момент времени. Все остальные участки программы хранятся на диске и загружаются в физическую память компьютера по мере того, как в них возникает потребность. Вся область памяти, используемой программой, разбивается на участки небольшой длины (как правило, 4 Кбайт каждый), называемых страницами. Во время выполнения программы процессор выгружает из памяти на диск те страницы, к которым долго не было обращения и загружает на их место другие страницы, к которым нужно немедленно получить доступ.
Для отслеживания всех страниц памяти, используемых программами, в операционной системе создается специальный набор таблиц, состоящий из страничного каталога и ряда таблиц страниц. При обращении в программе к участку памяти, его линейный адрес автоматически преобразовывается процессором в физический адрес. Этот процесс преобразования называется страничной переадресацией. Если страница, к которой происходит обращение, не находится в памяти, в процессоре возникает специальное прерывание из-за отсутствия страницы (page fault). Во время обработки данного прерывания операционная система находит нужную страницу на диске, загружает ее в свободный участок памяти, изменяет соответствующим образом содержимое таблицы страниц и возобновляет выполнение программы. Страничная переадресация и прерывание из-за отсутствия страницы происходят совершенно не заметно для прикладной программы.