- •Кафедра программного обеспечения информационных технологий
- •ТЕМА 1
- •1.1 Введение в операционные системы
- •1.1.1 Понятие операционной системы
- •1.1.2 Поколения ОС
- •1.1.3 Функции и свойства ОС
- •1.1.4 Характеристики современных ОС
- •1.1.5 Архитектура микроядра
- •1.1.6 Многопоточность
- •1.1.7 Симметричная многопроцессорность
- •1.1.8 Распределенные ОС
- •1.1.9 Объектно-ориентированный дизайн
- •1.1.10 Концепция ОС на основе микроядра
- •1.1.11 Принципы построения ОС
- •ТЕМА 2
- •2.1 Основы операционных систем
- •2.1.1 Понятие процесса
- •2.1.2 Понятие ресурса
- •2.1.3 Концепция виртуализации
- •2.1.5 Дисциплины распределения ресурсов
- •2.1.6 Концепция прерывания
- •ТЕМА 3
- •3.1 Процессы
- •3.1.1 Состояние процессов
- •3.1.2 Описание процессов
- •3.1.2.1 Структуры управления процессами
- •3.1.2.2 Управление процессами
- •3.1.3 Концепция потока как составной части процесса
- •3.1.4 Многопоточность
- •3.1.5 Однопоточная модель процесса
- •3.1.6 Многопоточная модель процесса
- •3.1.7 Функциональность потоков
- •3.1.8 Взаимодействие процессов
- •3.1.8.1 Задача взаимного исключения
- •3.1.8.2 Обобщенная задача взаимного исключения
- •3.1.9 Синхронизирующие примитивы (семафоры). Применение семафоров для решения задачи взаимного исключения
- •3.1.10 Задача “производитель-потребитель”
- •3.1.10.1 Общие семафоры
- •3.1.10.2 Задача “производитель-потребитель”, буфер неограниченного размера
- •3.1.10.3 Задача “производитель-потребитель”, буфер ограниченного размера
- •3.1.11 Взаимодействие через переменные состояния
- •3.1.12 Монитороподобные средства синхронизации
- •3.1.12.1 Введение
- •3.1.12.2 Механизм типа «критическая область»
- •3.1.12.3 Механизм типа «условная критическая область»
- •3.1.12.4 Вторая модификация механизма «критическая область» (модификация второго рода)
- •ТЕМА 4
- •4.1 Ресурсы
- •4.1.1 Распределение ресурсов. Проблема тупиков
- •4.1.2 Алгоритм банкира
- •4.1.3 Применение алгоритма банкира
- •ТЕМА 5
- •5.1 Память. Управление памятью
- •5.1.1 Требования к управлению памятью
- •5.1.2 Схемы распределения памяти
- •5.1.3 Система двойников при распределении памяти
- •ТЕМА 6
- •6.1 Организация виртуальной памяти
- •6.1.1 Структуризация адресного пространства виртуальной памяти
- •6.1.2 Задачи управления виртуальной памятью
- •6.1.2.1 Задача размещения
- •6.1.2.2 Задача перемещения
- •6.1.2.3 Задача преобразования
- •6.1.2.4 Задача замещения
- •ТЕМА 7
- •7.1 Планирование в операционных системах
- •7.1 Типы планирования процессора
- •7.2 Алгоритмы плинирования
- •7.3 Традиционное планирование в Unix
- •ТЕМА 8
- •8.1 Управление вводом-выводом и файлами
- •8.1.2 Развитие функций ввода-вывода
- •8.1.3 Управление ОС и устройствами ввода-вывода
- •8.1.4 Модели организации ввода-вывода
- •ТЕМА 9
- •9.1.1 Сегментация памяти
- •9.1.1.1 Сегментация памяти в процессорах 8086
- •9.1.1.3 Дескриптор сегмента
- •9.1.1.4 Дескрипторные таблицы
- •9.1.1.5 Селекторы сегментов в защищенном режиме
- •9.1.1.6 Локальные дескрипторные таблицы
- •9.1.1.7 Особенности сегментации
- •9.1.2 Страничная организация памяти
- •9.1.2.1 Страничный дескриптор
- •9.1.2.2 Разрешение и запрещение страничного преобразования
- •9.1.3 Организация защиты при работе процессора в защищенном режиме
- •9.1.3.1 Привилегированные команды
- •9.1.3.2 Защита доступа к данным
- •DPL- Descriptor Privilege Level
- •9.1.3.3 Защита сегмента кода
- •9.1.3.4 Определение текущего уровня привилегий
- •9.1.3.5 Передача управления между уровнями привилегий
- •9.1.3.6 Подчиненные сегменты
- •9.1.3.7 Шлюзы вызова
- •9.1.4 Поддержка многозадачности в процессорах архитектуры IA-32
- •9.1.4.1 Сегмент состояния задачи
- •9.1.4.2 Дескриптор сегмента TSS
- •9.1.4.3 Сегмент состояния задач TSS
- •9.1.4.4 События, которые могут вызвать переключение задачи
- •9.1.4.5 Формат шлюза задач
- •9.1.4.7 Особые случаи при переключении задач
- •9.1.4.8 Вложенность задач
- •9.1.4.9 Двоичная карта разрешения ввода-вывода
- •9.1.5 Прерывания и особые случаи
- •9.1.5.1 Прерывания и особые случаи в процессоре 8086
- •9.1.5.2 Прерывания в защищенном режиме
- •9.1.5.3 Дескрипторная таблица прерываний
- •9.1.5.4 Шлюз ловушки
- •9.1.5.5 Шлюз прерывания
- •9.1.5.6 Шлюз задачи
пределами массива, искажения стека и т.д.), а защита по привилегиям позволяет выявить более тонкие ошибки и преднамеренные попытки нарушить функционирование системы.
При работе в защищенном режиме процессор постоянно контролирует достаточно ли привилегированна текущая программа для того, чтобы:
-выполнять некоторые команды;
-обращаться к данным других программ;
-передавать управление внешнему коду по отношению к самой программе
спомощью команд дальней передачи управления: far call или far jmp.
9.1.3.1Привилегированные команды
К ним относятся те, которые модифицируют состояние флажка if , изменяют сегментацию, или изменяют сам механизм защиты, а также команды ввода/вывода.
Команды, воздействующие на механизм сегментации и защиты, могут выполнятся только на нулевом уровне привилегий:
hlt |
;остановка процессора; |
clts |
;сброс флага переключенной задачи; |
lgdt, lidt, lldt ;загрузка регистров дескрипторной таблицы; |
|
ltr |
;загрузка регистра задач; |
lmsw |
;загрузка слова состояния машины; |
К этой группе также относятся команды передачи данных в регистры управления и проверки.
Вторую группу образовывают команды, связанные с изменением флажка прерываний и команды, производящие ввод/вывод.
Эти команды могут быть выполнены программой, у которых уровень привилегий меньше либо равен уровню IOPL (это поле, находящееся в регистре флажков). Их еще называют IOPL-чувствительными командами. Изменить значение этого бита флажка прерывания и поля IOPL, который находится в регистре флажков. Казалось бы, можно обходным путем с помощью команды занесения регистра флажков в стек и извлечения из стека, которые не относятся к привилегированным. Но процессор всё равно контролирует уровень привилегий программы, которые выполняет эти команды и, если обнаруживается, что попытку изменить указанные биты предпринимает программа, которая не имеет на это право (не относящихся к нулевому уровню), но процессор запрещает модификацию этих битов. Для того, чтобы программа могла выполнять IOPL – чувствительные команды надо, чтобы CPL<=IOPL.
9.1.3.2 Защита доступа к данным
126