Режим системного управления (System Management Mode) SSM

Режим системного управления предназначен для выполнения некоторых действий с возможностью их полной изоляции от прикладного программного обеспечения и даже операционной системы. Переход в этот режим возможен только аппаратно.

 

Когда процессор находится в режиме SMM, он выставляет сигнал SMIACT#. Этот сигнал может служить для включения выделенной области физической памяти (System Management RAM), так что память SMRAM можно сделать доступной только для этого режима.

 

При входе в режим SMM процессор сохраняет свой контекст в SMRAM (контекст сопроцессора не сохраняется) по адресу SMM Base и передает управление процедуре, называемой обработчиком System Management Interrupt, по адресу SMM Base+8000h (по умолчанию SMM Base содержит значение 30000h). Состояние процессора в этот момент точно определено: EFLAGS обнулен (кроме зарезервированных битов), сегментные регистры содержат селектор 0000, базы сегментов установлены в 00000000, пределы - 0FFFFFFFFh.

Следует отметить, что в режиме SMM не предусмотрена работа с прерываниями и особыми случаями: прерывания по IRQ и SMI# замаскированы, пошаговые ловушки и точки останова отключены, обработка прерывания по NMI откладывается до выхода из режима SMM. Если необходимо обеспечить работу с прерываниями или особыми случаями, то надо инициализировать IDT и разрешить прерывания, выставив флаг IF в регистре EFLAGS. Прерывания по NMI будут разблокированы автоматически после первой же команды IRET.

 

При возврате из SMM (по инструкции RSM) процессор восстанавливает свой контекст из SMRAM. Обработчик может программно внести изменения в образ контекста процессора, тогда процессор перейдет не в то состояние, в котором произошло SMI. Если SMI было получено во время выполнения инструкции HLT, то дальнейшие действия при выходе из SMM определяются значением поля "Auto HALT Restart": процессор может снова вернуться к инструкции останова или перейти к выполнению следующей команды. Если SMI произошло при выполнении инструкции ввода-вывода, то в зависимости от значения поля "I/O Instruction Restart" возможен рестарт инструкции ввода вывода.

 

Эти особенности режима системного управления позволяют использовать его для реализации системы управления энергосбережением компьютера или функций безопасности и контроля доступа.

Переключение между режимами

После инициализации процессор находится в реальном режиме. Процессор может быть переведен в защищенный режим установкой бита 0 (Protect Enable) в регистре CR0:

MOV EAX,00000001h

MOV CR0,EAX

или

MOV AX,0001h

LMSW AX

Второй вариант "достался в наследство" от 16-разрядной архитектуры 80286, для совместимости с которой ее регистр MSW (Machine Status Word) отображается на младшее слово регистра CR0.

Вернуться в режим реального адреса процессор может по сигналу RESET или (в отличие от 80286) сбросив бит PE:

MOV EAX,00000000h

MOV CR0,EAX

Для совместимости с 80286 инструкция LMSW бит PE не сбрасывает.

Режим системного управления изолирован от других режимов. Процессор переходит в этот режим только аппаратно: по низкому уровню на контакте SMI# или по команде с шины APIC (Pentium+). Никакой программный способ не предусмотрен для перехода в этот режим. Процессор возвращается из режима системного управления в тот режим, при работе в котором был получен сигнал SMI#. Возврат происходит по команде RSM. Эта команда работает только в режиме системного управления и в других режимах не распознается, генерирую исключение #6 (недействительный код операции).

 

31. Сегментная и страничная организация доступа к памяти.

32. Управление сегментами в защищенном режиме. Дескрипторы и дескрипторные таблицы.

33. Страничная организация – реализация виртуальной памяти.

Виртуальная память

Виртуальная память (virtual memory) - более совершенный механизм, на диск выгружаются только части процессов.

Ключевая проблема виртуальной памяти – преобразование виртуальных адресов в физические. Оно осуществляется по разному, в зависимости от способа структуризации виртуальной памяти.

Существует 3 класса реализации виртуальной памяти:

- Страничная ВП – данные перемещаются страницами – частями фиксированного и небольшого размера

- Сегментная ВП – данные перемещаются сегментами – частями произвольного размера, организованными по смыслу.

- Сегментно-страничная ВП – ВАП делится на сегменты, сегменты – на страницы. Единица перемещения – страница.

 

Для временного хранения информации на диске ОС отводит специальную область – специальный файл, называемый файлом свопинга, файлом подкачки или страничным файлом. Чем он больше – тем больше приложений может ОС выполнять одновременно.

Но надо не забывать, что чем он больше, тем медленнее все пашет.

Размер файла подкачки в современных ОС настраивается администратором.