Основные особенности организации

В программной модели МП IA-32 от МП IA-16 с поправками на разрядность ширины обработки данных сохранились следующие решения:

· модель сегментированной математической памяти,

· задание адресов в сегменте компонентами, но с расширением возможностей по заданию адреса в массиве (использование возможности индексирования элементов массива в произвольном порядке),

· выделение адресного пространства для портов (программно-доступных регистров контроллеров устройств ввода-вывода).

Основной особенностью программной модели МП IA-32, кроме расширения разрядности адресов данных и команд, индексирования элементов массива в произвольном порядке и многократного расширения адресного пространства математической памяти, является встроенная аппаратная система защиты программ от взаимных помех.

Эта система предусматривает:

· использование специальных программных структур:

1. дескрипторов сегментов, определяющих сегменты (данных, программ),

2. дескрипторов шлюзов (точек входов в программные сегменты).

· введение системных и пользовательских таблиц дескрипторов,

· введение новой процедуры программных переходов "переключение задач".

· введение набора системных регистров дескрипторов.

Дескрипторы сегментов. В реальных режимах МП IA-16 и МП IA-32, сегментные регистры содержат непосредственно базовый адрес сегмента.

В защищенном режиме МП IA-32 задание сегментов производится с использованием специальных программных объектов – дескрипторов сегментов.

Дескриптор сегмента (рис.3.8) является 64-битовым поисковым образом сегментов. Дескриптор сегмента определяет тип сегмента, расположение в памяти (базовый адрес и размер), права доступа и использования.

Основными полями дескрипторов являются:

· базовый адрес сегмента (32 бита),

· размер сегмента (20 бит),

· поле атрибутов (12 бита).

Поле атрибутов содержит:

· бит дробности G (Granularity – 4 разряда),

· тип сегмента,

· настройки прав доступа и использования (8 разрядов).

Впервые дескрипторы появились в промежуточной 16-битной по данным и 24-битной по адресу модели МП 80286 для организации защищенного режима. В МП 80386, с переходом на полную 32-разрядную архитектуру пришлось изменять разрядность полей сегментных регистров. Но в целях программной совместимости моделей, расположение полей дескрипторов МП 80286 оставили без изменений и в расширенных дескрипторах МП 386 и старше. В результате биты расширений дескрипторов в МП 386 оказались в адресах, несмежных с адресами основных полей.

На рис.2.6. биты полей дескрипторов для наглядности сгруппированы в отдельные массивы смежных адресов.

Базовый адрес сегмента (B)

Предел (L)

Атрибуты AR

G

G

P

DPL

S

Type(4бита)

Рис.3.8. Структура дескриптора сегмента

Базовый адрес сегмента (32 бита ) определяет адрес сегмента в линейной памяти (оперативной или внешней). Используется в процедуре трансляции сегмента. Для указания о присутствии сегмента в оперативной памяти используется бит P – Presentв поле прав доступа AR.

ПределL определяет размер сегмента. Используется для обнаружения обращений к адресам за пределами сегмента, при каждом обращении к сегменту по записи или чтению. Значение предела может быть задано в байтах и в страницах (по 4 Кбайта) битом дробности G (Granularity ) в поле атрибутов.

Поле атрибутовсодержит бит дробности G, байт прав доступа AR (тип сегмента, права доступа и использования).

Поле Typeв AR – определяет тип сегмента.По типу сегменты делятся на системные и несистемные. К несистемным сегментам относятся сегменты, программно доступные программам пользователей. Это ­ кодовые сегменты (программы), сегменты данных и стеков.

По возможностям использования сегменты характеризуются так:

CS – исполняемые и читаемые безусловно, записываемые – по биту разрешения,

SS – неисполняемые, читаемые и записываемые безусловно,

ES, DS, FS, GS – неисполняемые и читаемые безусловно, записываемые – по биту разрешения,