18.05.01

Лекция №

12. Защита памяти.

Средства защиты памяти обеспечивают проверку каждого адреса при обращении к ОП.

Защита памяти по граничным адресам.

Область памяти, разрешенная к использованию задана граничными адресами [ G₁G₂] гдеG₁G₂– верхняя и нижняя граница. Адреса «А» считается корректным, еслиG₁<A<G₂.

Недостаток этого способа: требуется выделять целостный участок адресов, поэтому данный способ используется в компьютерах специального назначения, либо в системах с хорошо отлаженными программами.

Адреса контролируются следующим способом:

ССП загружается в процессор при запуске прикладной программы.

А – исполнительный адрес, команда оператора или результат.

_I – сигнал прерывания, обрабатываемый процессором.

Защита памяти по ключам.

Она используется в компьютерах общего назначения. Ключ – «r-разрядный» код, хранимый в памяти процессора или в ОП. Пример:r=4ключи:0,1,2,…,15.

Ключ «0» присваивается супервизору, который имеет допуск к любым областям памяти. Остальные ключи присваиваются прикладным программам, при этом используется страничная организация памяти, при которой адрес «Р» страницы относится к 1024 – 4096 байтам. Ключ прикладной программы размещается в ССП_iи после размещения программы в памяти устанавливается для страниц с командами: «установка ключаAR» А – адрес ячейки памятиR– значение ключа.

Контроль адресов производится следующим образом:

Р– адрес страницы памяти.

К_р– ключ, присвоенный странице Р

Схема сравнения неравенства:

Проверяется каждый исполнительный адрес а путем обращения к ячейке Р ОП, в противном случае формируется сигнал прерывания_I=1. Поскольку ключ может использоваться супервизором, то ему доступна любая область памяти.

4.0. Процессор.

1. Назначение и структурная организация процессоров.

Процессор – это устройство, осуществляющее выполнение команд и функций по обеспечению работы компьютера (прерывание, обеспечение защиты и так далее).

Функции процессора определяются:

DR, гдеD– команды и данные,R– совокупность результатов,fgF,F– совокупность функций, реализуемых процессором.

Процессоры, контроллеры ВУ, адаптеры и тому подобное относятся к одному классу устройств, называемом операционными устройствами (ОУ). ОУ строятся как композиция двух автоматов:

1. Операционного автомата (ОА)

2. Управляющего автомата (УА)

По следующей схеме:

ОА – хранит слова данных и выполняет микрооперации

Пуск, стоп – производят запуск и остановку ОУ.

у₁,…, у_М– совокупность микроопераций, инициирующих следующие действия:y_i:S:=_I(S), гдеS– множество слов, хранимых в памяти ОА

х₁,…,х_l –логические условия, представляемые значениями одноименных логических сигналовx_j=_j(S)

ОУ работает в дискретном времени и в каждый момент времени выполняется совокупность микроопераций.

Множество слов S={S₁,…,S_M} хранимых в памяти ОА содержит следующие слова:

Счетчик адреса команд

Регистр команд

РОНы: R₁,R₂,…,R_N-1

Функция УА определяется операторной схемой алгоритма, операторы которых y₁,…,y_Mа логические условия х₁,…,х_l – булевы переменные.4.2. Каноническая структура процессора.

АЛУ – выполняет операции над 32^хразрядными значениями.

АК – адрес команды

РгК – регистр команды, в котором хранится команда

Оп1, Оп2,… - операнды и промежуточные результаты, участвующие в операции.

РОН – совокупность РОНов для хранения промежуточных результатов, индексов, базовых адресов и так далее.

Остальные регистры относятся к регистрам специального назначения (РСН). ОП – оперативная память, где А – ее адрес и D– слово данных. ЧтОП и ЗпОП –чтение и запись ОП.

При работе ОУ определяется специализирующими сигналами:

Длительность такта: В течение такта выполняется совокупность микроопераций и вычисляется значение всех логических условий:

Длительность такта ОА определяется следующими значениями: Т_ОА=_у+_п+_х

_у_п_х –время переключения комбинационной схемы Ф, памятиSи комбинационной схемы. Длительность цикла УА: Т_УАразличен для различных способов управления и может изменяться от нескольких₀ , где₀ - задержка сигнала на одном логическом элементе до нескольких десятков₀. Таким образом:

Т=Т_ОА+Т_УА