Глава 6 Многопрограммный режим работы компьютеров
ВНИМАНИЕ --------------------------------------------------------------------------------------------------------
Реальный режим процессоров Intel однопрограммный. В этом режиме все модели процессоров Intel являются логическими аналогами процессора i8О86. Защищенный режим процессоров Intel — многопрограммный. В этом режиме реализован комплекс мер по защите программ от взаимного влияния и разрушения.
В отличие от реального режима, в защищенном режиме аппаратные и программ- ные ресурсы компьютера должны быть распределены неким образом между всеми одновременно выполняющимися программами. Общие ресурсы компьютера могут использоваться такими программами одновременно либо по очереди.
Вместе с тем любой программе для ее полноценного и безошибочного выполне- ния требуются и принадлежащие только ей ресурсы.
Наиболее важным из таких ресурсов являются индивидуальные участки оперативной памяти, доступ к ко- торым может получить только программа-хозяйка и не могут другие программы. Так же монопольно должны закрепляться за программой специальные таблицы, в которых описываются выделенные ей участки памяти. Поэтому в многопро- граммном режиме вводится новое, более широкое по сравнению с понятием про- граммы понятие задачи.ВНИМАНИЕ --------------------------------------------------------------------------------------------------------
Задачей называется совокупность из выполняющейся программы и выделенных ей для выполнения аппаратных и программных ресурсов. Задача является основной единицей работы вычислительной системы в многопрограммном режиме. Адрес- ным пространством задачи называется совокупность адресов оперативной памяти, по которым может обращаться выполняющаяся программа.
Для организации многопрограммной работы в защищенном режиме работы про- цессоров Intel предусмотрено несколько механизмов, обеспечивающих различ- ные аспекты защиты. Это механизмы сегментации, виртуальной памяти, приви- легированного доступа, прерываний и переключения задач.
Механизм сегментации оперативной памяти в защищенном режиме обеспечива- ет программам такой доступ к сегментам, который делает невозможным взаим- ное разрушение программ во время их одновременного выполнения. Сегмента- ция оперативной памяти в защищенном режиме существенно отличается от сегментации в реальном режиме.
В многопрограммном режиме каждой программе выделяется несколько сегмен- тов памяти. Современным программам требуется довольно много памяти, поэто- му количество сегментов, выделенных программе, может быть довольно боль- шим. А если в оперативной памяти находится не одна программа, а несколько, то имеющегося в компьютере фактического объема памяти может оказаться недостаточно. Следовательно, требуется механизм, который обеспечивает все выполняющиеся программы достаточным объемом оперативной памяти вне за- висимости от реально имеющегося в компьютере ее объема.
Таким механизмом является виртуальная память.ВНИМАНИЕ --------------------------------------------------------------------------------------------------------
Виртуальной[6] памятью называется механизм, обеспечивающий выполняющимся программам доступ к оперативной памяти, объем которой ограничен только адрес- ным пространством компьютера и не зависит от имеющегося в нем фактического объема оперативной памяти.
В защищенном режиме сегментами оперативной памяти и виртуальной памятью управляют аппаратные средства компьютера, которые обеспечивают:
? компактность указания адреса в машинных командах программы;
? гибкость механизмов адресации, поддерживающих эффективную работу про- граммы с данными любой сложной структуры;
? защиту адресных пространств задач;
? поддержку виртуальной памяти с возможным объемом до 4 Тбайт.
Механизм сегментации защищенного режима обеспечивает программам поль- зователей защиту от взаимного влияния, делая невозможным для любой та- кой программы доступ к «чужому» участку оперативной памяти. Вместе с тем операционная система для выполнения своих функций должна иметь доступ к любым участкам оперативной памяти, чтобы, например, при появлении ошиб- ки в программе определить ее характер и местоположение. Таким образом, доступ к участку памяти должен зависеть от того, какая программа к нему об- ращается. Такое разграничение осуществляет механизм привилегированного доступа.
В многопрограммном режиме, так же как и в однопрограммном, во время выпол- нения программы могут происходить прерывания различных типов. Но в много- программном режиме обработка прерываний осложняется тем, что при наличии в системе нескольких центральных процессоров они могут возникнуть одновре- менно у нескольких программ. Поэтому механизм прерываний в защищенном режиме устроен сложнее, чем в процессоре i8О86.
Неоднократно использованное ранее в качестве основного признака многопро- граммного режима выражение «одновременно выполняющиеся программы» не совсем точно.
Оно является более кратким заменителем выражения «програм- мы, одновременно находящиеся на стадии выполнения». В многопрограммном режиме в оперативной памяти действительно может находиться несколько про- грамм на стадии выполнения. Но если центральный процессор в системе толь- ко один, то он выполняет такие программы поочередно, выделяя каждой из них некоторый временной интервал, который принято назвать квантом времени. В силу того что процессор работает очень быстро, в режиме квантования вре- мени во многих случаях создается иллюзия того, что программы выполняются одновременно. Для реализации поочередного выполнения программ необходим некоторый механизм, регулирующий переход процессора от выполнения одной программы к выполнению другой. Такое регулирование осуществляется меха- низмом переключения задач.В следующих двух разделах рассматриваются важные для разработки приклад- ных программ вопросы организации памяти. Обсуждение механизмов привиле- гированного доступа, обработки прерываний и переключения задач выходит за рамки данного учебника. Подробное описание этих механизмов защищенного режима можно найти в [13], [25].
6.1.
Еще по теме Глава 6 Многопрограммный режим работы компьютеров:
- Статья 361. Несанкционированное вмешательство в работу электронно-вычислительных машин (компьютеров), автоматизированных систем, компьютерных сетей или сетей электросвязи
- Статья 363-1. Препятствование работе электронно-вычислительных машин (компьютеров), автоматизированных систем, компьютерных сетей или сетей электросвязи путем массового распространение сообщений электросвязи
- Глава 3 Родина, государство и политический режим
- Глава 32. Гражданско-правовой режим информации, составляющей коммерческую тайну (ноу-хау)
- Компьютеры, компьютеры, компьютеры!
- Таненбаум Э.. Архитектура компьютера. 5-е изд, 2007
- Компьютер – друг человека или враг
- Мозг и компьютер.
- Мозг и компьютер.
- По пути наименьшего сопротивления. Построение гороскопа на компьютере
- 1.2.1.2. Режим рабочего времени. Особый режим рабочего времени.
- Глава 6 Индивидуальная работа
- Богомазова Г.Н.. Установка и обслуживание программного обеспечения персональных компьютеров, серверов, периферийных устройств и оборудования, 2015
- Глава 9. Психотехникав работе юриста
- Глава 9. Психотехника в работе юриста