4.3 Защищённый режим

Основные термины, относящиеся к системе управления памятью процессоров семейства IA-32 в защищённом режиме.

• Многозадачность позволяет одновременно запускать в операционной системе несколько программ (или задач). При этом каждой задаче выделяется небольшой квант времени процессора, в течение которого ЦПУ физически выполняет команды этой задачи.

• Сегментами называются области памяти переменной длины, в которых хранится программный код или данные.

• Благодаря поддержке механизма сегментации на аппаратном уровне удалось изолировать участки памяти один от другого. В результате выполняемые одновременно программы не могут повлиять друг на друга, что является достоинством защищённого режима.

• Дескриптор сегмента – это 64-разрядное число, в котором зашифрована информация об одном сегменте памяти: его базовый адрес, права доступа, длина, тип и способ использования.

• Селектор сегмента – это 16-разрядное число, которое загружается в сегментные регистры (CS, DS, SS, ES, FS или GS). По сути, оно является указателем дескриптора сегмента, расположенным в одной из системных таблиц дескрипторов.

• Логический адрес – это комбинация селектора сегмента и 32-разрядного смещения.

• Линейный адрес – целое число, имеющее разрядность шины адреса, по значению которого определяется физический адрес объекта в памяти.

Защищённый режим – наиболее развитый режим работы процессора, позволяющий организовать многозадачность, защиту ОС, а также защиту прикладных программ и их данных. При работе в защищенном режиме каждой программе может быть выделен блок памяти размером до 2³² = 4 Гбайт, адреса которого в шестнадцатеричном представлении могут меняться от 00000000 до FFFFFFFF. При этом говорят, что программе выделяется линейное адресное пространство (flat address space), которое разработчики компилятора Microsoft Assembler назвали линейной моделью памяти (flat memory model). В защищенном режиме в сегментных регистрах (CS, DS, SS, ES, FS, GS) хранятся не 16-разрядные базовые адреса сегментов, а указатели на дескрипторы сегмента (segment descriptor), расположенные в одной из системных таблиц дескрипторов (descriptor table). Поэтому, по сути, сегментные регистры можно смело называть селекторными. Значение каждого селектора сообщает процессору адрес дескриптора.