進來忙得不得了,這時才體會出工作和在學校真的不同.有時候自己想做的事,很難如愿.不過我這一段時間沒有太偷懶.對于linux 的386 保護模式,內存管理,作了一個初步的學習.當初學習操作系統(tǒng)課時老覺得理論沒用. 如今,真的時間了,才知道理論知識是多么的缺乏.也許是書到用時方恨少

閑話少說

目前,linux 被移植到了各種機器上.如apple 等.但我個人認為linux的真正魅力.還是在i386機器上.因為llinus前輩在寫linux 時的初衷,就是在386 平臺上實現類unix的os

linux使用了intel 80386系列處理器的”保護模式”.操作系統(tǒng)的資源的管理和分配.由80386硬件存儲管理和保護機制實現

虛擬存儲器,是一種擴種內存的設計方案.他來源于當初主存非常昂貴的年代.用到了程序的局部性原則,即程序在運行時沒有必要全部裝入內存.支部當前要運行的那一部分調入內存即可

實際上,整個存儲系統(tǒng)是 由 高速緩存--- 內存--- 硬盤 等多級存儲介質構成的,但這對程序原始透明的,比如我們在程序中執(zhí)行這樣一天指令

mov bx ,1997
mov ax ,[bx]

這樣地址是1997 的內容背拷貝到了ax ,這樣由程序產生的地址時虛地址.這個地址與實際的物理地址是不同的.要有這個地址轉換到實際的物理地址,就需要有一個轉換機制.通常叫做MMU的硬件單元完成這個任務

所謂的保護機制就是在這個基礎上進行的.它的目的是要使不同的程序段互不干涉.系統(tǒng)進程與用戶進程嚴格分開已達到系統(tǒng)安全與多用戶多進程的要求.在linux 中通過給不同的任務分配不同的虛擬地址到物理地址的映射.來實現不同任務的切換與保護.同時.linux “可能”是把系統(tǒng)進程與用戶進程分開(我不太確定,可能是把系統(tǒng)進程的地址控制在100000以內?,當然在iipv通行中的共享內存,由于操作不當可能產生不可預料的后果).

另外,linux對統(tǒng)一任務也進行了不同程度的保護.它使用優(yōu)先級來決定的.比如內核的優(yōu)先級是0,系統(tǒng)調用 :1 庫:2 用戶進程3.在程序對某一個數據段進行讀寫的時候,.應縣檢查優(yōu)先級,.在決定它運行的優(yōu)先級或存取權限.

我想,這個優(yōu)先級一定會和struct_task 的某些表示調度優(yōu)先級的參數關聯.

對于內存管理,通常是有段式,頁式和段頁式三種方式.在這里討論的使者兩種方式的虛擬-物理轉換機制的不同.因為linux實行的是段頁式內存管理.因此這兩種映射機制,也就必須都存在

段式管理,使用了一系列的可改變大小的地址集合進行管理.它的好處是,可以充分利用物理內存.缺點是難以管理,

通常在c 中 我們可以這樣定義一個段(此定義只是解釋段的概念,linux中絕不是如此)

typedef stucrt duan

{

struct duan * next ,*pre ;/*所所需指針*/

int tag;

iint begin ,end /*始末點*/

int size;

data data ; /*內容*/

……..

}

以上實在是實際內存中可能用到的段的數據結構.而我們在保護模式中,所謂的段是保護管理.大體上和匯編語言中基址尋址有些相似:他是實現虛擬-物理地址轉換的基礎(說白了,我個人認為,把所有的段定義成一樣大就是頁,不過實際上我還沒看linux 是怎樣做的,所以千萬不要被我誤導)

段 有一個基址 (base address)規(guī)定了在線性物理內存中的開始地址

有一個限制位,(limit) 表示段內最大偏移量,(也就是大小)

段的屬性 (attribute) 表示該段是否會被讀寫

這3 個屬性,包含在段的描述符中

所謂的描述符.是一個8個子節(jié)的存儲單元,其結構大概如下:

字節(jié)0 -----0—7 位描述苻

字節(jié)1 ------8—15位描述符

字節(jié)2 -----0—7 位基址

字節(jié)3 -----8—15 位基址

字節(jié)4 -----16—24 段基址

字節(jié)5 -----存儲權限的字節(jié)

字節(jié)6 -----G| D|0|0| 16-19位段界限

字節(jié)7 -----31-—24 段基址

其中第五個字節(jié),是存取權字節(jié),它包含有好幾個標志位,用來標志該段是在內存中,還是沒有.后者該段是用戶段或者是系統(tǒng)段之類的.被人水平有限.在此不一一說明.希望有興趣的朋友可以查一下資料,將給我們大家聽

在系統(tǒng)段中.有一個字節(jié).可以來定義系統(tǒng)段的類型,好像是有16類 像標志為有效的386.TSS,386中斷門,386陷阱門等等,在此不一一介紹.在此要弄清楚兩個名次 TSS(系統(tǒng)狀態(tài)標) LDT(局部描述標),在相關的資料中,經常會碰到

在LINUX的內核中有一系列的描述苻表.像全局描述苻表(GDT),中斷描述苻表(IDT)還有上面介紹的LDT等等,在他們中間.定義了系統(tǒng)可用的描述苻,中斷門,等等.它的作用是使得機器的兼容性得到保證

在LDT 中.則定義了一些和具體的任務相聯系的代碼段,數據段等等.描述苻表的內數據結構大致如下:

typedef struct desc_struct

{

unsigned long a,b;

}

后面用以下兩行完成了描述苻表的定義以及外部描述苻的定義:

desc_table[256]; //定義了可以在局部描述苻表中的最大描述苻量

extern dessc_table idt,gdt //外部的描述變量

至此,關于linux的分段機制大體上節(jié)講解完畢了,剩下的就是在寄存器與選擇器之間的映射,還有一些尋址方法

這部分內容,大概和<<匯編語言>>中講的大同小異,在此不多費唇舌