Сегментация памяти в защищенном режиме.

В защищенном режиме работы микропроцессоров x86 обеспечивается лучшая защита операционной системы от несанкционированного доступа программ пользователя. Это происходит путем усложнения формирования линейного адреса в микропроцессорах i80386 и выше. Например, сегмент не может быть использован никакой программой, если он не "представлен" ей соответствующим образом. Программа уже не может обращаться по любому адресу, который она может сформировать. При "представлении" сегмента программе она должна запросить не только базовый адрес сегмента, но и уровень привилегий, локализацию сегмента, его длину и разрешающую способность, права доступа к сегменту (чтение, запись и выполнение) и некоторые другие параметры.

При всем этом у системного программиста имеется больше возможностей по управлению сегментацией памяти. Так, уже в микропроцессоре i80386 сняты ограничения на размер сегмента. Он может иметь значение от 1 байта до 4 Гбайт. В нем также сняты ограничения на местоположение границы сегмента. Граница сегмента больше не привязана к границе параграфа, да и само понятие "параграф" к защищенному режиму работы микропроцессора не применяется. Программист в описании сегмента сам определяет уровни привилегий и тип используемого сегмента.

Уровни привилегий назначаются программам с целью не допустить разрушение системных областей некорректными действиями прикладных программ. Некоторые команды выполняются только на нулевом (самом верхнем) уровне привилегий. Выполнение других команд зависит от того, какие уровни привилегий установлены в регистров флагов и при описании сегмента. В любом случае действуют следующие правила вызова сегментов и межсегментных переходов.

1. Возможен переход от сегмента к сегменту, имеющих один и тот же уровень привилегий.

2. Возможно обращение к сегменту данных, имеющему тот же или более низкий уровень привилегий, чем сегмент кода.

3. Если необходимо перейти к сегменту кода, имеющий более высокий уровень привилегий, необходимо использовать вентиль.

E.1.1. Дескрипторные таблицы.

В системах на базе процессоров x86 допускается создание почти любого числа сегментов - необходимо только наличие соответствующего дескриптора. Все дескрипторы имеют длину 8 байт и хранятся в специальной области ОЗУ, называемой дескрипторной таблицей (descriptor table). Порядок размещения дескрипторов произволен, а максимальное число дескрипторов - 8192. Таким образом максимальный размер дескрипторной таблицы - 64 Кбайт.

Существует три типа дескрипторных таблиц, выбор которых зависит от назначения сегмента. Рассмотрим эти типы по подробнее.

Глобальная дескрипторная таблица (gdt).

Главной общесистемной таблицей дескрипторов является именно эта системная таблица. Таблицу GDT "коллективно используют" все задачи. Для определения начального адреса GDT предназначен специальный регистр микропроцессора - GDTR. Наличие GDT в системе обязательно при работе микропроцессора x86 в защищенном режиме.

Дескрипторная таблица прерываний (idt).

Общесистемной является также дескрипторная таблица прерываний. Она содержит в себе дескрипторы специальных объектов - шлюзов. Поскольку шлюзы определяют точки входа программ обработки прерываний и особых случаев, они служат заменой таблицы векторов прерываний процессора i8086. Начальный адрес таблицы находится в системном регистре IDTR микропроцессора.