Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Голландия. Информация об эмиграции

Рассылка закрыта

При закрытии подписчики были переданы в рассылку "Голландия или Нидерланды - энциклопедия жизни" на которую и рекомендуем вам подписаться.

Вы можете найти рассылки сходной тематики в Каталоге рассылок.

←   Август 2001   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Автор
Dron

Статистика

6 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Операционная система "с нуля" на Ассемблере и Cи (Выпуск 7)


Служба Рассылок Subscribe.Ru проекта Citycat.Ru

Здравствуйте, уважаемые подписчики.



Выпуск №7

Сегодня мы еще немного поговорим про защищенный режим и про микроядерные системы.


Исключения защищенного режима.


Я уже неоднократно упоминал это слово в предидущих выпусках. Но думаю что не всем было понятно что это такое. Сейчас мы рассмотрим это поподробнее.

Исключения или системные прерывания существовали еще в самых первых моделях процессоров от Intel. Вот их список:

  1. Division by zero (деление на ноль или переполнение при делении);
  2. Single step (пошаговая отладка);
  3. Breakpoint;
  4. Overflow (срабатывает при команде into в случае установленного флага overflow в регистре flags);
  5. Invalid opcode (i286+);
  6. No math chip;

Исключения располагаются в начале таблицы прерываний. В реальном режиме занимают 8 первых векторов прерываний.

Введение защищенного режима потребовало введения дополнительных исключений. В защищенном режиме первые 32 вектора прерываний зарезервированы для исключений. Не все они используются в существующих процессорах, в будующем возможно их будет больше. Системные прерывания в защищенном режиме делятся на три типа: нарушения (fault), ловушки (trap) и аварии (abort). Итак в защищенном режиме у нас существуют следующие исключения:

  1. Divide error (fault);
  2. Debug (fault/trap);
  3. Breakpoint (trap);
  4. Overflow (trap);
  5. Bounds check (fault);
  6. Invalid opcode (fault);
  7. Coprocessor not available (fault);
  8. Double fault (abort);
  9. Coprocessor segment overrun (fault);
  10. Invalid tss (fault);
  11. Segment not present (fault);
  12. Stack fault (fault);
  13. General protection fault (fault);
  14. Page fault (fault);
  15. Coprocessor error (fault);
  16. Alignument check (fault) (i486+);
  17. Hardware check (abort) (Pentium+);
  18. SIMD (fault) (Pentium III+).

Нарушения возникают вследствии несанкционированных или неправильных действий программы, предполагается, что ошибки можно исправить и продолжить выполнение программы с инструкции, которая вызвала ошибку.

Ловушки возникают после выполнения инструкции, но тоже подразумевают исправление ошибочной ситуации и дальнейшую работу программы.

Аварии возникают в случае критических нарушений, после этого программа уже не может быть перезапущена и должна быть закрыта.

Но иногда в случае ошибки или ловушки программа тем не менее не может продолжить свое выполнение. Это зависит от тяжести нарушения и от организации операционной системы, которая обрабатывает исключения. И если ошибка или ловушка не может быть исправлена, программу так же следует закрыть.

При возникновении исключения процессор иногда помещает в стек код ошибки, по которому обработчик исключения может проанализировать и, возможно, исправить возникшую ошибку.

Все исключения обрабатываются операционной системой. В случае микроядерных систем этим занимается микроядро. Вот о микроядрах мы и поведем наш дальнейший разговор.


Микроядерные системы.


В первых выпусках я уже касался этой темы, но тогда я ограничился буквально несколькими словами. Но теперь мы решили двигаться именно в сторону микроядерности, значит стоит поподробнее рассказать, что это такое.

Принцип микроядерности заключается в том, что ядро практически не выполняет операций, связанных с обслуживанием внешних устройств. Эту функцию выполняют специальные программы-сервера. Ядро лишь предоставляет им возможность обращаться к устройствам. Помимо этого ядро обеспечивает многозадачность (параллельное выполнение программных потоков), межпроцессное взаимодействие и менеджмент памяти.

Приложения (как и сервера) у нас работают на третьем, непривилегированном кольце и не могут свободно обращаться к портам ввода/вывода или dma памяти. Тем более не могут сами устанавливать свои обработчики прерываний. Для использования ресурсов процессы обращаются к ядру с просьбой выделить необходимые ресурсы в их распоряжение. Осуществляется это следующим образом:

Для обеспечения доступа к портам ввода/вывода используются возможности процессоров, впервые появившиеся intel 80386. У каждой задачи (в сегменте состояния задачи (TSS)) существует карта доступности портов ввода/вывода. Приложение обращается к ядру с "просьбой" зарегистрировать для нее диапазон портов. Если эти порты до тех пор никем не были заняты, то ядро предоставляет их в распоряжение процесса, помечая их как доступные в карте доступности ввода/вывода этого процесса.

DMA память, опять таки после запроса у ядра, с помощью страничного преобразования подключается к адресному пространству процесса. Настройка каналов осуществляется ядром по "просьбе" процесса.

Доступ к аппаратным прерываниям (IRQ) осуществляется сложнее. Для этого процесс порождает в себе поток (thread), и сообщает ядру, что этот поток будет обрабатывать какое-то IRQ. При возникновении аппаратного прерывания, которое обрабатывает всетаки ядро, данный процесс выходит из состояния спячки, в котором он находился в ожидании прерывания, и ставится в очередь к менеджеру процессов. Такие потоки должны иметь более высокий приоритет, чем все остальные, дабы вызываться как можно скорее.

Но, как я говорил, ядро выполняет еще некоторые функции, немаловажная из которых - это межпроцессное взаимодействие. Оно представляет из себя возможность процессов обмениваться сообщениями между собой. В отличии от монолитных систем в микроядерных системах межпроцессное взаимодействие (Inter Process Communication или IPC) это едва ли не основное средство общения между процессами, и поскольку все драйвера у нас такие же процессы, микроядерное IPC должно быть очень быстрым. Быстродействие IPC достигается за счет передачи сообщений без промежуточного буферизирования в ядре. Либо непосредственным переписыванием процессу-получателю, либо с помощью маппинга страниц (если сообщения большого размера).

Менеджер памяти имеет как бы две стороны. Первая сторона - внутренняя, распределение памяти между приложениями, организация свопинга (который тоже осуществляется не ядром непосредственно, а специальной программой-сервером) никаким образом не интересует остальные программы. Но другая сторона - внешняя служит именно для них. Программы могут запросить у ядра во временное пользование некоторое количество памяти, которое ядро им обязательно предоставит (в разумных пределах... гигабайта два... не больше... :). Или же программы могут запросить у ядра какой-то определенный участок памяти. Это бывает необходимо программам-серверам. И это требование ядром также вполне может быть удовлетворено при условии, что никакая другая программа до того не забронировала этот участок памяти для себя.

На этом я заканчиваю сегодняшний выпуск. Если вам что-то не понятно, задавайте вопросы, адрес моей электронной почты вы всегда можете найти внизу выпуска.

Отправлено 2001-08-17 для 3870 подписчиков.
ведущий рассылки Dron
Сайт проекта
Архив Рассылки

При поддержке Kalashnikoff.ru

Подписаться на рассылки

Рассылки Subscribe.Ru
Операционная система "с нуля" на Ассемблере и Cи
Ассемблер? Это просто! Учимся программировать
Ассемблер? Это просто! Учимся программировать (FAQ)
(C)Москва, 2001. Авторское право принадлежит Валяеву А.Ю. Публичное размещение материала из рассылки, а также его использование полностью или частично в коммерческих или иных подобных целях без письменного согласия автора влечет ответственность за нарушение авторских прав.
http://subscribe.ru/
E-mail: ask@subscribe.ru 		Отписаться Рейтингуется SpyLog
В избранное