《保護模式及其編程》ppt課件目錄CONTENTS保護模式簡介保護模式的實現保護模式的編程保護模式的應用總結與展望01保護模式簡介CHAPTER保護模式的定義保護模式是一種計算機操作系統的工作模式，它通過提供一種隔離機制來保護系統資源，防止用戶程序對系統造成破壞。在保護模式下，操作系統對硬件和軟件資源進行管理，確保不同程序在運行時不會相互干擾。03高效性保護模式允許操作系統對硬件資源進行更精細的管理，提高了系統的整體性能。01隔離性保護模式通過將系統資源劃分為不同的權限級別，實現了不同程序之間的隔離。02安全性在保護模式下，操作系統可以限制程序對系統資源的訪問權限，從而防止惡意程序對系統造成破壞。保護模式的特點保護模式的歷史與發展保護模式最初是在20世紀70年代末期由IBM公司開發的OS/360操作系統中引入的。隨著計算機技術的不斷發展，保護模式逐漸成為現代操作系統的核心特性之一。目前，大多數現代操作系統都采用了保護模式來提高系統的穩定性和安全性。02保護模式的實現CHAPTER實模式下啟動保護模式通過修改CR0寄存器，將PE位設置為1，從而進入保護模式。保護模式下啟動保護模式在已經處于保護模式的系統中，可以通過修改CR0寄存器來開啟或關閉PE位，從而開啟或關閉保護模式。保護模式的啟動分段機制通過將虛擬地址空間劃分為多個段，每個段對應一個線性地址范圍，實現對內存的管理。段描述符每個段都有一個段描述符，描述了該段的起始地址、大小、訪問權限等信息。段選擇子和偏移量在訪問內存時，使用段選擇子和偏移量來計算出實際的線性地址。保護模式的內存管理030201任務狀態段每個任務都有一個任務狀態段(TSS)，保存了任務的上下文信息，如寄存器值、堆棧指針等。任務切換通過保存和恢復任務的上下文信息，實現從一個任務切換到另一個任務。中斷和異常處理在任務切換過程中，如果發生中斷或異常，系統會跳轉到相應的處理程序進行處理。保護模式的任務管理I/O請求隊列當一個任務需要進行I/O操作時，向I/O設備發送請求，并將請求放入請求隊列中等待處理。中斷處理程序當I/O設備完成一個操作后，會向CPU發送中斷信號，CPU會跳轉到相應的中斷處理程序進行處理。I/O特權級將I/O設備劃分為不同的特權級，只有特權級較高的任務才能直接訪問特權級較低的設備。保護模式的I/O管理03保護模式的編程CHAPTERx86匯編語言用于編寫低級程序，直接與硬件交互。C語言一種高級語言，適用于編寫操作系統和系統軟件。匯編語言與C語言的混合使用在某些情況下，為了獲得更好的性能和更接近硬件的控制，程序員可能會選擇混合使用匯編語言和C語言進行編程。保護模式的編程語言通過將內存劃分為多個區域，每個區域都有自己的權限和保護機制，可以防止程序之間的相互干擾。使用虛擬內存通過創建獨立的進程來運行程序，每個進程都有自己的內存空間和系統資源，實現進程之間的隔離。進程隔離合理地分配和管理內存，避免內存泄漏和沖突，確保程序的穩定運行。內存管理保護模式的編程技巧Linux操作系統Linux操作系統也采用了保護模式，通過進程隔離和內存管理等技術來實現系統穩定性和安全性。虛擬機技術虛擬機技術通過模擬完整的硬件環境來實現保護模式，每個虛擬機都有自己的操作系統和應用程序，互不干擾。Windows操作系統Windows操作系統采用保護模式來隔離不同的應用程序，防止它們相互干擾。保護模式的編程實例04保護模式的應用CHAPTER123保護模式在操作系統中主要用于實現多任務管理和資源隔離，確保不同任務之間的互斥訪問和資源安全。通過引入保護模式，操作系統能夠實現進程間的隔離，防止進程間相互干擾和破壞，提高了系統的穩定性和安全性。保護模式還用于實現內存管理，通過內存分頁和分段機制，實現了虛擬內存的管理，提高了內存的利用率和系統的性能。保護模式在操作系統中的應用數據庫系統中的保護模式主要用于確保數據的完整性和安全性，防止數據被非法訪問和篡改。通過使用保護模式，數據庫系統能夠實現多用戶同時訪問和操作數據時的隔離，確保每個用戶只能訪問和修改自己的數據。保護模式還用于實現數據庫的恢復和備份，確保數據在發生故障時能夠及時恢復，保證了業務的連續性和穩定性。保護模式在數據庫系統中的應用保護模式在網絡安全中主要用于防止網絡攻擊和數據泄露，保護網絡設備和數據的安全。通過使用保護模式，網絡安全系統能夠實現網絡流量過濾和監控，及時發現和阻止惡意流量和攻擊。保護模式還用于實現加密和認證，確保數據的傳輸和存儲安全，防止數據被非法獲取和篡改。保護模式在網絡安全中的應用05總結與展望CHAPTER保護模式的概念保護模式是一種計算機操作系統的工作模式，通過隔離和限制不同程序對系統資源的訪問，來提高系統的穩定性和安全性。保護模式的優點保護模式能夠防止程序對系統資源的濫用，避免系統崩潰和數據丟失，提高系統的穩定性和可靠性。同時，它還可以防止惡意軟件的攻擊和病毒的感染。保護模式的實現方式保護模式的實現需要操作系統的支持，通過虛擬化技術將系統資源劃分為不同的區域，每個程序只能在指定的區域內運行，不能隨意訪問其他區域。同時，操作系統還需要對程序的執行進行監控和管理，以確保其正常運行。保護模式的總結隨著計算機技術的不斷發展，保護模式也在不斷演進和完善。未來，保護模式將更加智能化和自動化，能夠更好地保護系統資源和數據安全。同時，保護模式還將更加靈活和可配置，以滿足不同