7.3.9. Два режима работы МП Intel 80286

1. Обычный.

2. Защищенный.

1. В обычном режиме МП i80286 представляет высокоскоростной процессор i8086 с расширенной системой команд.

Содержимое сегментного адреса сдвигается влево на 4 бита и складывается со смещением, в результате получается двадцатиразрядный физический адрес.

Многоуровневый механизм защиты МП гибок: могут использоваться два, три или четыре уровня защиты для системных программ, обеспечивая качество защиты, необходимое для конкретной ПЭВМ.

Основной механизм защиты является управляемый доступ к памяти, при котором каждой задаче предоставляется управляемый доступ к двум областям виртуальной памяти одной общей и одной частной в соответствии с содержимым глобальной и локальной дескрипторных таблиц.

2. В защищенном режиме содержимое сегментного регистра, называемого селектором, используется для поиска базового адреса в специальной таблице базовых адресов, находящейся в ОЗУ. Эта таблица называется дескрипторной или таблицей описания сегментов памяти, в ней содержатся размеры сегментов и байт с описанием прав доступа к этим сегментам. Общий размер записи в таблице дескрипторов равен 8 байтам. Процессор по селектору, хранящемуся в сегментном регистре, находит соответствующую запись в дескрипторной таблице, считывает значение 24-разрядного базового адреса сегмента, добавляет адрес - смещение и полученный результат используется как искомый физический адрес байта или слова в ОЗУ. Если бы процессор всякий раз при генерации физического адреса обращался в ОП за базовым адресом сегмента, то это привело бы к существенному замедлению его работы. Поэтому введен в структуру МП i80286 теневой регистр базового адреса сегмента. При изменении содержимого сегментного регистра процессор из дескрипторной таблицы, хранимой в ОП, читает в этот теневой регистр информацию о сегменте, в частности, базовый адрес. Затем для генерации физического адреса используется не значение базового адреса сегмента из дескрипторной таблицы, а его копия, хранимая в теневом регистре. То есть в том случае, когда меняем сегмент на другой, процессор замедляет свою работу по генерации физического адреса. Следовательно, надо реже заменять сегменты при программировании.

Рабочих дескрипторных таблиц две:

1. GDT - глобальная дескрипторная таблица.

2. LDT - локальная дескрипторная таблица.

Выбор таблицы при генерации адреса указывается специальным битом выбора в селекторе сегмента.

Селектор содержит 3 поля:

· Поле RPL (биты [1,0]) составляют поле уровня привилегий, используемые для организации системы защиты памяти.

· Поле TI (бит [2]) указывает, какая из двух таблиц используется для выбора базового адреса сегмента.

o TI=0 используется GDT

o TI=1 используется LDT

· Поле [15-3], образованное 13-битами называется полем индекса (INDEX). Поиск нужной записи в дескрипторной таблице ведется по этому индексу, который указывает номер восьмибайтной записи с информацией о положении и длине сегмента.

GDTR - специальный 16-битный регистр определяет положение и размер глобальной дескрипторной таблицы. Существуют две команды для Чт и Зп содержимого регистра.

LDTR - специальный 16-битный регистр определяет местоположение локальной дескрипторной таблицы, в которой хранится селектор для выбора сегмента с этой таблицей. Информация, на которую ссылается этот селектор, хранится в GDT - глобальной дескрипторной таблице. Для этого регистра также имеются специальные команды Чт и Зп.

Таблица векторов прерываний размещается в произвольном месте ОП, а не обязательно в самом начале, как в МП i8086. Для этого имеется специальный регистр IDTR по структуре аналогичный регистру GDTR. Он определяет начало и размер таблицы векторов прерываний. Имеются специальные команды его чтения и записи.

Регистр IP служит для хранения адреса смещения следующей исполняемой команды, а регистр F - для хранения флагов.

Регистр MSW - называемый словом состояния или регистром состояния. Загружая его специальным значением бита РЕ=1, переключаем режим работы с обычного на защищенный.

· [0] бит РЕ - разрешение защиты.

o РЕ=0 процессор работает в реальном режиме.

o РЕ=1 можно установить защищенный режим, загрузив MSW, [0]=1.

· [1] МР - бит слежения за процессором. Используется совместно с битом TS для определения, будет ли команда WAIT генерировать ловушку особой ситуации 7 (сопроцессор отсутствует). Ловушка генерируется при установленных МР и TS.

· [2] ЕМ - эмуляция сопроцессора. Установка этого бита вызывает генерацию ловушки особой ситуации 7 всеми кодами команд сопроцессора. По умолчанию бит сброшен.

· [3] TS - задача переключена. Автоматически устанавливается при переключении задач.

· [4] ET - тип сопроцессора

o ET=0 используется 16-битный протокол 80287

o ET=1 означает использование 32-битного протокола 80387

Регистр признаков (F) МП i80286 аналогичен МП i8086, но имеет дополнительный признак вложенности NT и 2-разрядный признак [13,12] уровня привилегированности ввода-вывода IOPL, которые позволяют управлять защищенными операциями ввода-вывода.