《保护模式及其编程》课件

保护模式及其编程本课程将带您深入了解保护模式，学习其原理、编程技术及应用。从保护模式的定义和发展历程，到内存管理、中断处理、进程管理等重要概念和技术，我们将逐步揭开保护模式的神秘面纱。课程介绍和学习目标课程目标理解保护模式的概念和工作原理。掌握保护模式编程的基本步骤和技巧。能够应用保护模式解决实际问题。课程内容保护模式概述内存管理与分段中断处理与进程管理系统调用与驱动编程什么是保护模式保护模式是一种CPU工作模式，主要用于操作系统和应用程序的保护，防止程序之间的干扰，实现系统稳定性。保护模式的特点1内存保护通过分段机制，将内存空间划分为不同的区域，防止程序访问非法内存区域。2特权级管理将程序分为不同的特权级，限制程序访问系统资源的权限。3中断处理提供机制来处理硬件中断和软件中断，保障系统稳定运行。4进程管理支持多任务处理，允许多个程序同时运行，提高系统效率。保护模式的发展历程11980年代保护模式首次出现于Intel80286处理器，引入了内存保护和特权级管理机制。21990年代随着Intel386和486处理器的发展，保护模式得到进一步完善，支持更强大的内存管理功能和进程管理机制。321世纪现代x86架构的处理器，保护模式成为操作系统运行的基础，为现代操作系统提供了可靠的运行环境。x86架构下的保护模式x86架构处理器支持两种工作模式：实模式和保护模式。保护模式是操作系统运行的主要模式，提供了更强大的功能和更安全的运行环境。保护模式下的特权级10级内核模式21级操作系统内核32级系统服务43级用户程序保护模式下的内存管理机制保护模式使用分段机制来管理内存空间，将内存空间划分为多个段，每个段都有自己的权限和访问控制。保护模式下的中断处理保护模式提供了完善的中断处理机制，可以处理硬件中断和软件中断，保护系统不受非法访问或错误的破坏。保护模式下的进程管理保护模式支持多任务处理，允许多个程序同时运行，每个程序运行在一个独立的进程中，互不影响。保护模式下的任务管理保护模式下的任务管理是对进程管理的进一步扩展，支持更复杂的多任务处理，例如，可以将一个进程分为多个任务，每个任务可以独立运行。进程切换和上下文切换进程切换是指从一个进程切换到另一个进程，而上下文切换是指切换进程的执行环境，包括CPU寄存器、内存地址空间等。保护模式下的I/O管理保护模式提供了一套完整的I/O管理机制，用于管理各种硬件设备，例如硬盘、网卡、声卡等。保护模式下的文件管理保护模式下的文件管理负责管理磁盘上的文件，提供文件创建、删除、读写等操作。保护模式下的系统调用系统调用是指用户程序向操作系统请求服务的一种方式，例如，用户程序要访问磁盘文件，需要调用系统提供的文件操作接口。保护模式编程的基本步骤保护模式编程需要进行一系列的设置和配置，包括创建GDT和LDT、设置特权级和权限、进行内存管理和分段机制等。创建GDT和LDTGDT(全局描述符表)和LDT(局部描述符表)是保护模式中重要的数据结构，用于存储段的描述信息。设置特权级和权限保护模式下，每个程序都有自己的特权级，用于限制程序访问系统资源的权限，防止程序之间的干扰。内存管理和分段机制保护模式使用分段机制来管理内存空间，将内存空间划分为多个段，每个段都有自己的权限和访问控制，防止程序访问非法内存区域。中断处理和异常处理保护模式提供了完善的中断处理机制，可以处理硬件中断和软件中断，保护系统不受非法访问或错误的破坏。进程管理和任务切换保护模式支持多任务处理，允许多个程序同时运行，每个程序运行在一个独立的进程中，互不影响，进程切换是指从一个进程切换到另一个进程，而上下文切换是指切换进程的执行环境，包括CPU寄存器、内存地址空间等。I/O设备驱动编程I/O设备驱动程序是操作系统与硬件设备之间的桥梁，负责管理硬件设备，为用户程序提供访问硬件设备的接口。文件系统和系统调用文件系统负责管理磁盘上的文件，提供文件创建、删除、读写等操作，系统调用是指用户程序向操作系统请求服务的一种方式，例如，用户程序要访问磁盘文件，需要调用系统提供的文件操作接口。保护模式性能优化技巧保护模式编程中，可以通过优化代码、使用缓存等技术，提升程序的性能。保护模式下的安全性考虑保护模式提供了一定的安全保障，但仍然需要考虑安全漏洞和攻击，例如，缓冲区溢出、代码注入等。实战案例分享我们将分享一些实际的保护模式编程案例，帮助您理解保护模式的应用场景和编程技巧。学习总结与思考本课程将帮助您深入了解保护模式及其编程技术，为您的系统开发工作提供坚实的理