31 Переключение задач. Страничное управление память. Вертуализация прерываний. Переключение между реальным и защищенным режимом.

Переключение задач

Переключение задач совершенно прозрачно для прикладных программ. Также как и 80286, микропроцессор 80386 имеет режим выполнения программ, написанных для 8086. Хотя в то время базовой операционной системой для этих микропроцессоров оставалась MS-DOS, 32-разрядная архитектура и страничная организация памяти послужили основой для переноса на эту платформу операционной системы UNIX. Следует отметить, что для процессора 80286 была создана операционная система XENIX (сильно урезанный вариант системы UNIX).

Процессор инииирует переключение задач в следующих случаях:

При выполнении межсегментного перехода или межсегментного вызова, когда в качестве селектора указан селектор TSS.

При выполнении межсегментного перехода или межсегментного вызова , когда в качестве селектора указан селектор шлюза задачи.

При вызове обработчика прерывания или исключения, если ему соответствует шлюз задачи.

При выполнении команды , когда EFLAGS.NT=1.

Страничное управление памятью

Страничное управление (Paging) является дополнительным средством для организации виртуальной памяти. В отличие от сегментации, которая организует программы и данные в модули различного размера, страничная организация подразделяет модули на множество небольших страниц одинакового размера. Страницы не имеют прямой связи с логической структурой данных или программ. В то время как селекторы можно рассматривать как логические имена модулей кодов и данных, страницы представляют части этих модулей. Учитывая обычное свойство локальности (близкого расположения требуемых ячеек памяти) кода и ссылок на данные, в оперативной памяти в каждый момент времени следует хранить только небольшие области сегментов, необходимые активным задачам. Эту возможность (а следовательно, и увеличение допустимого числа одновременно выполняемых задач при ограниченном объеме оперативной памяти) и обеспечивает страничное управление памятью.

Механизм страничного управления использует двухуровневую табличную трансляцию линейного адреса в физический.

Механизм имеет три части: каталог страниц (Page Directory), таблицы страниц (Page Tables) и собственно страницы (Page Frame).

Виртуализация прерываний

Виртуализация прерываний основана на выходе процессора из виртуального режима и возврате в защищённый при возникновении прерываний. При возникновении прерывания управление получает обработчик защищённого режима, установленный операционной системой. Операционная система может эмулировать функции соответствующего обработчика реального режима, например, функции обработчика прерывания MS-DOS или BIOS.

Переключение между реальным и защищенным режимами

Процессоры i80386 и i80486 могут легко переключаться из реального режима в защищённый и обратно с помощью команды MOV. Младший бит PE системного регистра CR0 (см. приложение) определяет текущий режим работы процессора. Если этот бит установлен в 1, процессор работает в защищённом режиме, а если в 0 - в реальном.