Типы многоядерных вычислительных систем

В чем особенности работы ЦП в защищенном режиме?


Защищенный режим виртуальной адресации (Protected Virtual Address Mode),
В этом режиме многозадачность реализована аппаратно, это принципиальное отличие от реального режима. Процессор позволяет адресовать до 4 Гбайт физической оперативной памяти, через которые при использовании механизма страничной адресации могут отображаться до 64 Тбайт (см. выше) виртуальной памяти каждой задачи. Все ресурсы одной задачи (приложения и задачи самой ОС, например, MS Windows) защищены от возможного воздействия другой.


Почему этот режим назван защищённым, что и как нужно защищать?

Защищаемыми ресурсами являются: память, в которой хранятся коды программ, данные и различные системные таблицы, и совместно используемая аппаратура, обращение к которой происходит через операции ввода/вывода и прерывания. Система защиты реализована как аппаратно, так и программно (на уровне многозадачной ОС). Механизмы защиты: сегментация, переключение задач, четырёхуровневая иерархическая система привилегий, аппаратно реализованный механизм виртуальной памяти и страничной переадресации. Системы команд для реального и защищенного режима идентичны.

Виды и назначение управляющих регистров?


Управляющие регистры (Control Registers) CR0[0÷31], CR1[0÷31], CR2[0÷31], CR3[0÷31], CR4[0÷31] хранят признаки состояния процессора, общие для всех задач, в том числе информацию о режиме работы процессора.


Сегментация памяти: назначение, особенности организации?


Сегментация является средством организации логической памяти на прикладном уровне.
Сегмент и страница – это блок пространства памяти определенного назначения. Сегменты имеют имена (логический адрес), различный размер и могут начинаться в любом месте ОП. Для реального режима работы процессора обязательным является выравнивание начального адреса сегмента по границе параграфа (нач. адрес кратен 16). Для защищённого режима это требование не обязательно, но желательно для ускорения работы процессора.
Память может логически организовываться в виде одного или множества сегментов переменной длины. Каждой задаче предоставляется доступ к одному или нескольким сегментам трёх типов: сегмент кода, сегмент стека и сегмент данных, различающимся порядком доступа к информации внутри сегмента. (например, для сегмента кода может быть разрешено только исполнение, для сегмента данных - чтение и запись). Кроме них существуют и некоторые виды служебных сегментов.
Сегменты и страницы могут выгружаться из физической оперативной памяти на диск и по мере необходимости подкачиваться с него обратно в физическую память.