Режимы работы процессоров разных поколений и способы адресации памяти

1.

Режимы работы процессоров
разных поколений и способы
адресации памяти
1

2.

Принцип адресации ОЗУ для РС-совместимых ЭВМ
ОЗУ
Сегмент 1
Сегмент 2
Сегмент 3
Начало сегмента
(базовый адрес) - БА
Память,
выделенная
для одной
задачи
Сегмент 4
Смещение ячейки
внутри сегмента - См
Адресуемая ячейка памяти
Физический
= БА + См
адрес памяти
2

3.

Режимы работы процессоров
Разрядность
Режим
Размер
сегмента
Максимальный
объём памяти для
одной задачи
Виртуальная
память
Защита
памяти
Операционная
система
Приложения
Реальный
16
16
64 Кбайт
1 Мбайт
-
-
Защищённый
32
32
≤ 4Г байт
Вся память
(зависит от типа
процессора)
+
+
Виртуальный
реальный
32
16
≤ 64 Кбайт
+
+
1 Мбайт
для каждой задачи
3

4.

Режимы работы процессоров
Разрядность
Режим
Реальный
Подрежим
-
Операционная
система
Приложения
16
16
Размер
сегмента
Максимальный
объём памяти для
одной задачи
Виртуальная
память
Защита
памяти
64 Кбайт
1 Мбайт
-
-
Вся память
(зависит от типа
процессора)
+
+
+
+
Защищённый
32
32
≤ 4Г байт
Виртуальный
реальный
32
16
≤ 64 Кбайт
64-разрядный
(long mode)
64
64
244 байт
244 байт
+
+
Совместимости
(legacy mode)
64
16/32
≤ 4Г байт
244 байт
+
+
IA-32
IA-32e,
AMD64,
x86-64,
EM64T
1 Мбайт
для каждой задачи
4

5.

Режимы работы процессоров
Поколение
процессоров
Разрядность
архитектуры
P1
16-разрядная
Реальный
P2
16-разрядная
Реальный, защищённый
P3
32-разрядная
Реальный, защищённый, виртуальный реальный
P4
32-разрядная
Реальный, защищённый, виртуальный реальный
P5
32-разрядная
Реальный, защищённый, виртуальный реальный
P6
32-разрядная
Реальный, защищённый, виртуальный реальный
P7
32-разрядная
Реальный, защищённый, виртуальный реальный
восьмое
64-разрядная
Защищённый, режим совместимости, 64разрядный режим
Режим работы
5

6.

Режим для запуска системы
Поколение
процессоров
Разрядность
архитектуры
P1
16-разрядная
Реальный
P2
16-разрядная
Реальный, защищённый
P3
32-разрядная
Реальный, защищённый, виртуальный реальный
P4
32-разрядная
Реальный, защищённый, виртуальный реальный
P5
32-разрядная
Реальный, защищённый, виртуальный реальный
P6
32-разрядная
Реальный, защищённый, виртуальный реальный
P7
32-разрядная
Реальный, защищённый, виртуальный реальный
восьмое
64-разрядная
Защищённый, режим совместимости, 64разрядный режим
Режим работы
Система загружается в реальном режиме, т.к. используется
BIOS (Basic Input-Output system, базовая система ввода-вывода)
Система загружается в реальном режиме, если используется BIOS и в 64разрядном режиме, если используется UEFI (Unified Extensible Firmware
Interface, унифицированный интерфейс расширяемой прошивки)
6

7.

Режимы работы процессоров
Разрядность
Режим
Реальный
Подрежим
-
Операционная
система
Приложения
16
16
Размер
сегмента
Максимальный
объём памяти для
одной задачи
Виртуальная
память
Защита
памяти
64 Кбайт
1 Мбайт
-
-
Вся память
(зависит от типа
процессора)
+
+
+
+
Защищённый
32
32
≤ 4Г байт
Виртуальный
реальный
32
16
≤ 64 Кбайт
64-разрядный
64
64
244 байт
244 байт
+
+
Совместимости
64
16/32
≤ 4Г байт
244 байт
+
+
IA-32
IA-32e,
AMD64,
x86-64,
EM64T
1 Мбайт
для каждой задачи
7

8.

Принцип адресации ОЗУ для РС-совместимых ЭВМ
Реальный режим
ОЗУ
Сегмент 1
Сегмент 2
Сегмент 3
Память,
выделенная
для одной
задачи =
220=1 М байт
Сегмент 4
Адресуемая ячейка памяти
= 64 Кбайта
8

9.

Режимы работы процессоров
Разрядность
Режим
Реальный
Подрежим
-
Защищённый
Операционная
система
Приложения
16
16
Размер
сегмента
Максимальный
объём памяти для
одной задачи
Виртуальная
память
Защита
памяти
64 Кбайт
1 Мбайт
-
-
+
+
+
+
Вся память
32
32
≤ 4Г байт (зависит от типа
процессора)
IA-32
IA-32e,
AMD64,
x86-64,
EM64T
Виртуальный
реальный
32
16
≤ 64 Кбайт
64-разрядный
64
64
244 байт
244 байт
+
+
Совместимости
64
16/32
≤ 4Г байт
244 байт
+
+
1 Мбайт
для каждой задачи
9

10.

Принцип адресации ОЗУ для РС-совместимых ЭВМ
Защищённый режим для процессора i80286
ОЗУ
Сегмент 1
Сегмент 2
Локальная дескрипторная
таблица содержит описание
сегментов, занятых «рядовыми»
программами и данными.
Локальная таблица может быть
определена для каждой
конкретной задачи (процесса).
Глобальная дескрипторная таблица
содержит описание сегментов,
занятых операционной системой и
Сегмент 3
структурами данных, совместно
используемыми ядрами процессора. У
каждого ядра процессора своя
глобальная дескрипторная таблица.
Память,
выделенная
для одной
задачи =
224=16 М байт
Сегмент 4
10

11.

Принцип адресации ОЗУ для РС-совместимых ЭВМ
Защищённый режим для процессора i80286
ОЗУ
*
Системный регистр
Сегмент 1
Индекс =
GDTR или LDTR
8+
Сегмент 2
Сегмент 3
Память,
выделенная
для одной
задачи =
224=16 М байт
Сегмент 4
11

12.

Принцип адресации ОЗУ для РС-совместимых ЭВМ
Защищённый режим для процессора i80286
ОЗУ
Сегмент 1
Сегмент 2
Сегмент 3
Память,
выделенная
для одной
задачи =
224=16 М байт
Сегмент 4
Адресуемая ячейка памяти
≤ 64Кбайта
12

13.

Принцип адресации ОЗУ для РС-совместимых ЭВМ
Защищённый режим для процессора i80286
ОЗУ
=
Сегмент 1
Сегмент 2
DPL
Сегмент 3
Системы программирования и
Сегмент 4
БД
Адресуемая ячейка памяти
Память,
выделенная
для одной
задачи =
224=16 М байт
≤ 64Кбайта
13

14.

Принцип защиты памяти для процессоров х86
Регистры DS, ES или SS
15
3
2
1
индекс TI
0
RPL
Локальная (глобальная)
дескрипторная таблица
дескриптор
Запрашиваемый уровень привилегий,
назначаемый селекторам сегментов DS, ES и SS,
т.е. сегментам, в которые загружена информация
выполняемой программы
DPL
max(CPL, RPL) ≤ DPL
Уровень привилегий сегмента,
в которому обращается
программа
Текущий уровень привилегий, т.е.
приоритет программы, выполняемой
в данный момент
Регистр CS
15
3
2
индекс TI
1
0
RPL
называется
CPL
14

15.

Принцип адресации ОЗУ для РС-совместимых ЭВМ
Защищённый режим для процессоров i80386 и выше
Базовый адрес
сегмента
ОЗУ
Смещение столбца
Смещение таблицы
Сегмент
Таблица
Смещение строки
Разрядность
считываемых данных
15

16.

Принцип адресации ОЗУ для РС-совместимых ЭВМ
Защищённый режим для процессоров i80386 и выше
16

17.

Режимы работы процессоров
17

18.

Страничное преобразование адреса
18