lunes, 26 de octubre de 2009

Modos Operacionales del CPU.

Las arquitecturas de hardware ideal son aquellas en las que la CPU y el sistema operativo (SO) se diseñan pensando en el otro. Esta relación de diseño entre la CPU y el SO proporcionan grandes ventajas de seguridad y estabilidad. El sistema operativo de tiempo compartido MULTICS fue diseñado para la arquitectura del mainframe GE-645, que a su vez fue diseñado para MULTICS.
Los anillos de proteccion, que separaban el sistema operativo de las aplicaciones de usuario, hicieron muy especial a MULTICS en sus días. MULTICS utilizaba 8 anillos de protección que proporcionaban diferentes niveles de abstracción y aislamiento desde el núcleo.La arquitectura x86, la más común en la actualidad, proporciona tres métodos principales para direccionar la memoria: modo real, modo protegido y modo 8086 virtual.
Modo real (real mode)
Es un modo operacional de la serie 80286 y posteriores. Se caracteriza por tener un espacio de direcciones de memoria segmentado de 20 bits, acceso directo del software a las rutinas del BIOS y hardware periférico. Todas las CPUs de la serie 80286 y posteriores empiezan en modo real al encenderse el computador.
Modo protegido (protected mode)
Es un modo operacional de la serie 80286 y posteriores. El modo protegido permite al sistema operativo utilizar características como memoria virtual, paginación y multitarea. Un procesador que soporta modo protegido empieza la ejecución de instrucciones en modo real y pasa a modo protegido una vez que el sistema operativo inicializa varias tablas de descriptores y habilita el bit PE (Protection Enable) del registro de control CR0.Entrar primero en modo real permite compatibilidad hacia atrás, es decir, permite la ejecución de software que funcionaba en éste modo.Existen cuatro niveles o anillos (0-3) de privilegio en modo protegido. El núcleo del sistema operativo, que necesita ejecutar las instrucciones más privilegiadas, corre en el anillo 0, en cambio, las aplicaciones de usuario corren en el anillo 3.El modo supervisor está compuesto por los anillos 0-2. El modo usuario está compuesto por el anillo 3. Los sitemas operativos modernos reducen la estructura de 4 anillos a 2 (0 y 3). Por ejemplo, uno de los mecanismos de seguridad que proporciona el anillo 3 consiste en producir una interrupción hardware, que finaliza la ejecución de una apliación de usuario, cuando esta trata de acceder a direcciones de memoria que no pertenecen a su segmento.
Modo 8086 virtual o VM86 (virtual 8086 mode)
Es un modo operacional de la serie 80386 y posteriores. El VM86 permite que software para modo real pueda ejecutarse directamente en modo protegido.

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