探索

处理器中断处理是计算机体系架构中必须掌握的知识之一。在Intel的x86处理器下，中断可以分为外部中断、异常和陷入。外部中断来自硬件，是随机发生的，而异常则是处理器内部执行指令过程中检测到错误条件的结果。陷入则是由程序产生的，通常是由INT n、INTO等指令触发的。 在x86处理器中，中断处理程序负责处理中断，异常处理程序负责处理异常，而系统调用服务程序则负责处理陷入。这些处理程序可以位于内存空间的任何位置，并且可以有不同的特权级。Intel处理器使用中断门、陷阱门和任务门来定义处理程序的入口地址。其中， … 阅读更多

一旦处理器内存保护机制被启动，处理器就会对每一次内存访问进行保护性检查，以确保所有的访问都满足保护策略。保护检查和地址转换是并行进行的。 保护检查包含段级检查和页级检查。检查顺序是先段后页，检查依据是段描述符，页目录和页表，检查的基础是特权级。 特权级是Intel为实现保护而定义的特权编号。 段一级的检查包括段界限检查，段类型检查，特权级检查，长指针检查等。段一级检查的原则是： 低特权级的代码不能访问高特权级的数据 高特权级的代码可以访问低特权级的数据 代码只能使用与其特权级相同的堆栈，当特权级切换时，堆栈 … 阅读更多

内存管理是操作系统中非常重要的一个部分。随着计算机技术的不断发展，内存管理的方式也在不断演变。本文将介绍 intel 64 体系几种常见的内存管理方式。 平板式内存管理是一种比较简单的内存管理方式。它采用页式管理，屏蔽掉段式管理。具体来说，它将逻辑地址直接映射为线性地址，定义一个代码段和一个数据段，两个段的大小都是4GB。这种方式的好处是简单易懂，但是它的缺点是不能进行多进程的内存隔离。 为了解决多进程内存隔离的问题，可以采用保护平板式内存管理的方式。具体来说，它定义了内核代码段、内核数据段、用户代码段和用 … 阅读更多

段页式内存管理中，段的线性地址被分割成大小相等的线性页（4KB，4MB或者2MB等）。物理内存空间同样也被分成相同大小的物理页。操作系统维护一个页表，用于管理线性页到物理页的映射。页表在IA-32体系结构中分为两级，即页目录和页表 页目录是一个数组，其元素叫做页目录项（PDE），每个页目录项描述一个页表。页目录的大小为一页（4KB），一个页目录中有1024个页目录项。页目录项的大小为4字节。页表大小为一页（4KB）。页表项的大小为4字节，所以一个页表最多可以描述1024个线性页。 物理页是预先划分好的，其开 … 阅读更多

IA-32体系中提供了段页式内存管理机制，先分段再分页。提供页式是为了支持虚拟内存。 段：处理器的可寻址的线性内存空间被划分成了若干个大小不同的段。一个段是线性地址空间中的一个连续的区间。段中可保存代码、数据、堆栈或者其他数据结构。段的属性信息由与之对应的段描述符描述。段描述符是一个数据结构。Intel用段描述符表来管理。段描述符表最大可达64KB。 当G为0时，段以字节为单位，最大的段长为1MB。当G为1时，段以页（4kb）为单位。最大的段长为4GB。 DPL是段的特权级，其值在0~3之间。 S是系统标志 … 阅读更多

内存是处理器可以直接访问的储存空间。为了加快内存访问速度，计算机系统中通常提供了一些高速缓存（Cache），高速缓存通常由硬件管理。 I/O设备由I/O控制器和物理设备组成，处理器通过I/O控制器管理物理设备。I/O控制器主要由控制与状态寄存器（CSR）和数据寄存器组成。处理器通过读CSR来获得设备状态，通过写CSR来控制设备动作，通过读写数据寄存器来交换数据。内核通常将I/O设备抽象成一组寄存器，并给一个寄存器一个I/O地址。处理器通过I/O地址访问I/O寄存器。 现代计算机系统中许多设备寄存器可以被映射 … 阅读更多

IA-32体系结构中由三种模式和一种准操作结构： 实模式：与8086兼容的操作模式，有一些拓展。 保护模式：处理器的一种最基本的操作模式，在这种模式中，处理器的所有指令及体系结构中的所有特色都是可用的，并且能够达到最高性能。 系统管理模式，提供给操作系统的一种透明的管理机制，用于实现电源管理等特殊操作。 虚拟8086模式是一个准操作模式，允许处理器在保护模式中执行实模式的程序。 Intel 64体系结构新增一种IA-32e操作模式包含两个子模式 兼容模式，在该模式下可以不加修改地运行大多数IA-32体系结构 … 阅读更多