Лекция №15. D – признак модификации

Страничный механизм

Дескриптор страниц:

2²⁰ = 1 М – число страниц

32-20 = 12, 12 бит – смещение

2¹² = 4 К – размер страницы

AVL – резерв ОС;

D – признак модификации;

А – признак того, был ли доступ;

PCD, PWT – управление кэшированием страницы;

U – пользователь/супервизор;

W – разделение записи в страницу;

Р – бит присутствия страницы в физической памяти.

Таким образом, для хранения таблицы страниц в физической памяти потребуется 4 МБ оперативной памяти, что привело бы к нерациональному использованию физической памяти. Поэтому в архитектуре i386 используется двухуровневый механизм преобразования линейного виртуального адреса в физический.

Схема преобразования адреса:

Идея механизма состоит в том, чтобы использовать страничный механизм для управления самой таблицей страниц, т.е. части таблицы страниц могут храниться во внешней памяти и подгружаться в ОП по мере необходимости.

Таблица страниц состоит из каталога разделов и разделов.

Старшие 10 бит линейного виртуального адреса используются для адресации раздела внутри каталога разделов. Следующие 10 бит используются для адресации страницы внутри раздела. Т.е., каталог разделов, так же как и раздел, может включать в себя 1024 (2¹⁰) дескриптора. Т.к. размер дескриптора 4 Б (32 бита), то данная структура целиком умещается в физическую страницу (4 КБ).

Каталог разделов всегда присутствует в физической памяти, его адрес содержится в управляющем регистре CR3.

Старшие 10 бит умножаются на 4 (т.к. дескриптор имеет размер 4 Б = 2²) и складываются с адресом в CR3, получается адрес дескриптора раздела в физической памяти. В нем содержится номер физической страницы раздела. С его использованием вычисляется адрес дескриптора запрашиваемой страницы внутри раздела. Наконец, этот дескриптор содержит адрес запрашиваемой физической страницы.

В блоке управления страницами кэшируется 20 последних комбинаций номеров виртуальной и физической страницы.

Средства вызова подпрограмм и задач

Существуют внутрисегментные и межсегментные вызовы, которые осуществляются командами CALL и JMP. Внутрисегментные вызовы не имеют особенностей в i386. Различаются межсегментные вызовы: с использованием дескриптора сегмента кода, шлюза вызова и вызова с переключением задачи через TSS (сегмент состояния задачи).

1) Непосредственный вызов (вызов через дескриптор кода)

С=0: вызов разрешен в случае CPL≤DPL;

С=1: вызов разрешен в любом случае.

При вызове может указываться дескриптор сегмента кода. В этом случае возможны подчиненный и неподчиненный вызовы. При подчиненном вызове (С=1) можно вызвать сегмент кода с более высоким уровнем привилегий, чем CPL, при этом текущий уровень привилегий не изменяется. При неподчиненном вызове (C=0) вызов осуществляется только в случае CPL≤DPL. Недостаток механизма в том, что он не обеспечивает защиту кода ОС (можно задать произвольную точку входа в кодовый сегмент); требуется разделять стеки ОС и стеки пользователя.

2) Вызов через шлюз

Селектор – селектор сегмента кода, в котором находится вызываемая процедура или TSS.

Смещение – точка входа в процедуру.

Счетчик слов показывает, сколько слов требуется скопировать из стека текущего уровня привилегий в стек уровня привилегий вызываемой подпрограммы. Вызов разрешен, если CPL≤DPL, но DPL сегмента, на который указывает селектор, может быть любым, и при удачном вызове процедура выполняется именно с указанным в требуемом сегменте уровнем привилегий DPL.

В команде CALL может быть непосредственно указан селектор сегмента TSS, в котором хранится полное состояние задачи, на которую выполняется переключение. Состояние текущей задачи запоминается в сегменте TSS, на который указывает регистр TR.