Arquitectura de las computadoras modo protegido

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Modo protegido

El modo protegido es un modo operacional de los CPUs compatibles x86 de la serie 80286 y posteriores. El modo protegido tiene un número de nuevas características diseñadas para mejorar las multitareas y la estabilidad del sistema, como protección de memoria, y soporte de hardware para memoria virtual así como de conmutación de tareas. A veces es abreviado como p-mode y tambiénllamado Protected Virtual Address Mode (Modo de Dirección Virtual Protegido) en el manual de referencia de programador del iAPX 286 de Intel, (Nota, iAPX 286 es solo otro nombre para el Intel 80286). En el 80386 y procesadores de 32 bits posteriores se agregó un sistema de paginación que es parte del modo protegido.
La mayoría de los sistemas operativos x86 modernos corren en modo protegido,incluyendo Linux, FreeBSD, OpenBSD, NetBSD, y Microsoft Windows 3.0 y posteriores. (Windows 3.0 también corría en el modo real para la compatibilidad con las aplicaciones de Windows 2.x).
El otro modo operacional principal del 286 y CPUs posteriores es el modo real, un modo de compatibilidad hacia atrás que desactiva las características propias del modo protegido, diseñado para permitir al softwareviejo correr en los chips más recientes. Como una especificación de diseño, todos los CPUs x86 comienzan en modo real en el momento de carga (boot time) para asegurar compatibilidad hacia atrás con los sistemas operativos heredados, excepto el oscuro Intel 80376 diseñado para aplicaciones empotradas.

Modo real

El modo real (también llamado modo de dirección real en los manuales de Intel) esun modo de operación del 80286 y posteriores CPUs compatibles de la arquitectura x86. El modo real está caracterizado por 20 bits de espacio de direcciones segmentado (significando que solamente se puede direccionar 1 MB de memoria), acceso directo del software a las rutinas del BIOS y el hardware periférico, y no tiene conceptos de protección de memoria o multitarea a nivel de hardware. Todos losCPUs x86 de las series del 80286 y posteriores empiezan en modo real al encenderse el computador; los CPUs 80186 y anteriores tenían solo un modo operacional, que era equivalente al modo real en chips posteriores.
La arquitectura 286 introdujo el modo protegido, permitiendo, entre otras cosas, la protección de la memoria a nivel de hardware. Sin embargo, usar estas nuevas características requirióinstrucciones de software adicionales no necesarias previamente. Puesto que una especificación de diseño primaria de los microprocesadores x86 es que sean completamente compatibles hacia atrás con el software escrito para todos los chips x86 antes de ellos, el chip 286 fue hecho para iniciarse en ' modo real ' - es decir, en un modo que tenía apagadas las nuevas características de protección dememoria, de modo que pudieran correr sistemas operativos escritos para microprocesadores más viejos. Al día de hoy, incluso los más recientes CPUs x86 se inician en modo real al encenderse, y pueden correr el software escrito para cualquier chip anterior.

Paginación

La paginación es un mecanismo que ayuda al sistema operativo a crear falsos espacios de dirección virtual mientras tambiéntienen un mayor rol en la simulación en memoria usando espacio en disco - Un proceso comúnmente conocido como soporte de Memoria Virtual.

La línea de dirección de 32 bits generada por la unidad de segmentación puede opcionalmente ser alimentado en la unidad de paginación para experimentar un segundo proceso de manipulación de dirección. No hay correlación matemática entre una línea de dirección y esasociada a una contraparte física, pero en lugar de eso tablas especiales en memoria conocidas como las Tables Page asisten la unidad de paginación en transformar la entrada de la línea de dirección en una dirección física que es enviada al bus del procesador.

Las aplicaciones viven en un espacio de dirección de 4GB y no tienen indicación de cómo es organizada la memoria física. Esto tiene...
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