45.Защита памяти. Кэш-Память

Защита памяти в ЭВМ: 1)Защиту при управлении памятью; 2)Защиту по привилегиям.

Защита при управлении памятью. В многозадачных операционных системах в ее памяти одновременно могут находиться несколько независимых программ. Поэтому необходимы специальные меры по предотвращению или ограничению обращений одной программы к областям памяти, используемым другими программами.

Средства защиты памяти должны предотвращать: неразрешенное взаимодействие пользователей друг с другом; несанкционированный доступ пользователей к данным; повреждение программ и данных из-за ошибок в программах; намеренные попытки разрушить целостность системы. Чтобы воспрепятствовать разрушению одних программ другими, достаточно защитить область памяти данной программы от попыток записи.

Защита по привилегиям. Фиксирует более тонкие ошибки, связанные с разграничением прав доступа к той или иной информации. Различным объектам, которые должны быть распознаны процессором, присваивается идентификатор, называемый уровнем привилегий. Процессор постоянно контролирует, имеет ли текущая программа достаточные привилегии, чтобы: выполнять некоторые команды, выполнять команды ввода-вывода на том или ином внешнем устройстве, обращаться к данным других программ, вызывать другие программы. Для заполнения пробела между РП и ОП по объему и времени обращения в настоящее время используется кэш-память, которая организована как более быстродействующая память со специальным механизмом записи и считывания информации и предназначена для хранения информации, наиболее часто используемой при работе программы. Как правило, часть кэш-памяти располагается непосредственно на кристалле микропроцессора (внутренний кэш), а часть - вне его (внешняя кэш-память). Кэш-память программно недоступна. Для обращения к ней используются аппаратные средства процессора и компьютера.

44.Стековая и ассоциативная память. Виртуальная память

Стековая память основана на принципе LIFO (последним записан первым считан). Применяется только на больших ЭВМ. Из элементов стековой памяти выделяют группу аппаратных и аппаратно-программных.

Аппаратный стек – при записи и считывании данных содержимое стека автоматически сдвигается.

Аппаратно-программный стек – в основе лежит использование области памяти, в которой храняться адреса занятых ячеек стека.

46.Адресация памяти.

Реальный режим. Адресное пространство памяти делится на сегменты. Сегмент состоит из смежных ячеек ОП и является независимой и отдельно адресуемой единицей памяти, которая в базовой архитектуре персональной ЭВМ имеет фиксированную емкость 2¹⁶=64Кбайт. Каждому сегменту назначается базовый адрес, являющийся адресом первого байта сегмента. Значение физического адреса ячейки складывается из адреса сегмента и смещения ячейки памяти относительно начала сегмента. Для хранения значений адреса сегмента и смещения используются 16-битовые слова.

Защищенный режим сегментной адресации. В сегментном регистре в данном случае хранится не базовый адреса сегментов, а коды селекторов, определяющие адреса в памяти, по которым хранятся дескрипторы (то есть описатели) сегментов. Область памяти с дескрипторами называется таблицей дескрипторов. Каждый дескриптор сегмента содержит базовый адрес сегмента, размер сегмента (от 1 до 64 Кбайт), права доступа к сегменту, тип сегмента и его другие атрибуты. Базовый адрес сегмента имеет разрядность 24 бит, что обеспечивает адресацию 16 Мбайт физической памяти. На сумматор, вычисляющий физический адрес памяти, подается не содержимое сегментного регистра, а базовый адрес сегмента из таблицы дескрипторов.

Защищенный режим сегментно-страничной адресации. В ЭВМ на основе 32-разрядного микропроцессора при работе в так называемом защищенном режиме память организуется на основе сегментно-страничного представления памяти. При этом память разбивается на сегменты переменной длины, выделяемые пользователю под размещение его программ и данных. Сегменты, в свою очередь, делятся на страницы фиксированной длины (4Кбайт).

49-50.Накопители с магнитным и оптическим носителем.

Внешняя память - дисковые накопители информации - накопитель на жестком диске (винчестер), накопитель на гибких дисках (дискетах), накопитель на оптических дисках, флэш-память. Предназначена для хранения больших объемов данных. Основные характеристики: емкость накопителя (Мбайт, Гбайт), скорость обмена информацией (Кбайт/с, Мбайт/с), интерфейс подключения (IDE, SATA, SCSI,…).

Накопители с магнитным носителем: 1)На жестких магнитных дисках (винчестеры); 2)На гибких магнитных дисках (флоппи-дисководы); 3)На магнитной ленте (стримеры).

Винчестер - содержит один или несколько жестких алюминиевых или стеклянных дисков, покрытых слоем ферромагнитного материала, которые смонтированы на оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря тонкой прослойке воздуха. Информация записывается на диск в результате изменения ориентации магнитных доменов на участке поверхности диска под записывающей головкой.

Флеш-память – разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. Она может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз.

Накопители с оптическим носителем - привод для компакт-дисков (CD). Информация на диске хранится в виде спиральной дорожки - питов (углублений), выдавленных на поликарбонатном слое.