2.36.Алгоритми та механізми переключення задач
Механизм переключения задач:
Переключение задач осуществляется межсегментными командами JMP, CALL, IRET.
JMP <селектор> <смещение>
CALL <селектор> <смещение>
1. Микропроцессор (МП) из регистра TR определяет адрес TSS текущей задачи и переписывает в TSS содержимое регистров текущей задачи (контекст задачи).
2. Для команд JMP и CALL МП берет селектор из команды, а для команды IRET – селектор из поля возврата TSS. Селектор загружается в регистр TR => текущей становится новая задача.
3. По селектору МП находит в памяти TSS новой задачи. Из TSS МП загружает регистры новым содержимым. Это называется переключением контекста задачи.
4. Поле <смещение> не используется.
5. В новой задаче устанавливается бит B(Busy)=1. Если была команда JMP или IRET, то бит В предыдущей задачи сбрасывается. При CALL – не сбрасывается (т.к. задача не может вызвать саму себя). Рекурсия запрещена, т.к. каждая задача имеет только один TSS. При рекурсии мы потеряем старое содержимое TSS. Но внутри задачи рекурсия разрешена.
6. В регистре CR0 есть бит TS (Task Switched). При любом переключении задач бит TS устанавливается в 1. Если при этом встретится программа сопроцессора, то вызывается исключение №7 (FPU недоступен). Бит TS аппаратно не сбрасывается. Поэтому каждая задача должна сама сбрасывать бит TS.
7. При выполнении команды CALL устанавливается бит NT (Nesting Task) в поле регистра флагов TSS. Если NT=1, то команда IRET выполняет действия, описанные выше. Если NT=0, то IRET выполняется обычным образом.
2.37. Сторінкова організація пам’яті. Розробка покажчиків таблиць та сторінок формування фізичної адреси для 4к-, 2м- і 4м-байтних сторінок.
В защищ режиме сегм могут иметь размер до 4 Гб, что может превышать размер физич памяти. Поэтому в режиме Р-32 кроме сегментной организации реализована страничн организ памяти. Эти две стр-ры работают независимо. Один сегм состоит из неск стр. Границы сегментов и страниц могут не совпадать. Логич адреса всех задач образуют виртуальную память, которая может достигать 64 Тб. Реально процессор работает с физич памятью. Загрузка виртуальных блоков в физич память по мере необх называется свопингом, или подкачкой. Эти действия выполняются на ур-не страниц. Стр имеют фиксиров размер – 4Кб, 2Мб, 4Мб, который позволяет эффективно выполнять свопинг.
Страничная организация разрешается старшим разрядом регистра CR0 – PG (Paging). При этом полученный после сегментного преобразования 32-разрядный линейный адрес преобразуется в 32-разрядный физич адрес. Процесс преобразования еще называют трансляцией адреса. Алгоритм трансляции адреса (для 4Кб страниц):
В исходном линейном адресе младшие 12 разр действительно явл. адресом внутри стр и никогда не меняются при преобразованиях. Старшая часть линейного адреса разбита на две части по 10 разр. Одна из них явл. индексом в каталоге (макс – 1024 эл-тов), другая – индексом в табл страниц (макс – 1024 эл-тов). С каждым эл-том каталога связана своя табл страниц, а каждый эл-нт табл стр хранит физич адрес одной стр в памяти. В рег CR3 хранится начальный адрес каталога стр.
Эл-тами каталога явл. PDE, а эл-тами табл стр – PTE. Эл-ты PDE и PTE имеют одинак стр-ру:
0: P (Present) – флаг присутствия. Показывает, имеется ли в данный момент данная стр в ОЗУ.
1: R/W
2: User/System
Биты 2 и 1 задают права доступа к странице:
Бит 2 |
Бит 1 |
Доступ |
|
User |
System |
||
0 |
0 |
- |
R |
0 |
1 |
- |
R/W |
1 |
0 |
R |
R/W |
1 |
1 |
R/W |
R/W |
3: PWT – кэширование на уровне стр. PWT=0 – Write Through, PWT=1 – Write Back/
4: PCD – запрет кэширования страниц.
5: A (Access - )флаг доступа. Показывает, было ли обращение к данной странице.
6: D (Dirty - )флаг мусора. Равен 1, если в соотв стр/табл была запись инфо, т.е. при записи стр ее надо скопиров на диск.
7: PS (Page Size) (только для таблиц). PS=0 – 4Kb, PS=1 – 4Mb/2Mb/
8: G (Global) (только для станиц). G=1 – страница глобальная.
9-11: резерв для ОС.
12-31: Указатель на таблицу страниц (для PDE), либо на страницу (для PTE).
Для 4Мб страниц поле смещения в линейном адресе занимает 22 младших разряда, а 10 старших разрядов – индекс в каталоге таблиц. Таблицы страниц отсутствуют.