九.輸入/輸出保護(hù)為了支持多任務(wù)，80386不僅要有效地實(shí)現(xiàn)任務(wù)隔離，而且還要有效地控制各任務(wù)的輸入/輸出，避免輸入/輸出沖突。本文將介紹輸入輸出保護(hù)。 這里下載本文源代碼。 <一>輸入/輸出保護(hù)80386采用I/O特權(quán)級IPOL和I/O許可位圖的方法來控制輸入/輸出，實(shí)現(xiàn)輸入/輸出保護(hù)。 1.I/O敏感指令輸入輸出特權(quán)級(I/O Privilege Level)規(guī)定了可以執(zhí)行所有與I/O相關(guān)的指令和訪問I/O空間中所有地址的最外層特權(quán)級。IOPL的值在如下圖所示的標(biāo)志寄存器中。 標(biāo) 志寄存器 BIT31—BIT18 BIT17 BIT16 BIT15 BIT14 BIT13—BIT12 BIT11 BIT10 BIT9 BIT8 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 00000000000000 VM RF 0 NT IOPL OF DF IF TF SF ZF 0 AF 0 PF 1 CF I/O許可位圖規(guī)定了I/O空間中的哪些地址可以由在任何特權(quán)級執(zhí)行的程序所訪問。I/O許可位圖在任務(wù)狀態(tài)段TSS中。 I/O敏感指令 指令 功能 保護(hù)方式下的執(zhí)行條件 CLI 清除EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL STI 設(shè)置EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL IN 從I/O地址讀出數(shù)據(jù) CPL<=IOPL或I/O位圖許可 INS 從I/O地址讀出字符串 CPL<=IOPL或I/O位圖許可 OUT 向I/O地址寫數(shù)據(jù) CPL<=IOPL或I/O位圖許可 OUTS 向I/O地址寫字符串 CPL<=IOPL或I/O位圖許可 上表所列指令稱為I/O敏感指令，由于這些指令與I/O有關(guān)，并且只有在滿足所列條件時(shí)才可以執(zhí)行，所以把它們稱為I/O敏感指令。從表中可見，當(dāng)前特權(quán)級不在I/O特權(quán)級外層時(shí)，可以正常執(zhí)行所列的全部I/O敏感指令；當(dāng)特權(quán)級在I/O特權(quán)級外層時(shí)，執(zhí)行CLI和STI指令將引起通用保護(hù)異常，而其它四條指令是否能夠被執(zhí)行要根據(jù)訪問的I/O地址及I/O許可位圖情況而定(在下面論述)，如果條件不滿足而執(zhí)行，那么將引起出錯(cuò)碼為0的通用保護(hù)異常。 由于每個(gè)任務(wù)使用各自的EFLAGS值和擁有自己的TSS，所以每個(gè)任務(wù)可以有不同的IOPL，并且可以定義不同的I/O許可位圖。注意，這些I/O敏感指令在實(shí)模式下總是可執(zhí)行的。 2.I/O許可位圖如果只用IOPL限制I/O指令的執(zhí)行是很不方便的，不能滿足實(shí)際要求需要。因?yàn)檫@樣做會(huì)使得在特權(quán)級3執(zhí)行的應(yīng)用程序要么可訪問所有I/O地址，要么不可訪問所有I/O地址。實(shí)際需要與此剛好相反，只允許任務(wù)甲的應(yīng)用程序訪問部分I/O地址，只允許任務(wù)乙的應(yīng)用程序訪問另一部分I/O地址，以避免任務(wù)甲和任務(wù)乙在訪問I/O地址時(shí)發(fā)生沖突，從而避免任務(wù)甲和任務(wù)乙使用使用獨(dú)享設(shè)備時(shí)發(fā)生沖突。 因此，在IOPL的基礎(chǔ)上又采用了I/O許可位圖。I/O許可位圖由二進(jìn)制位串組成。位串中的每一位依次對應(yīng)一個(gè)I/O地址，位串的第0位對應(yīng)I/O地址0，位串的第n位對應(yīng)I/O地址n。如果位串中的第位為0，那么對應(yīng)的I/O地址m可以由在任何特權(quán)級執(zhí)行的程序訪問；否則對應(yīng)的I/O地址m只能由在IOPL特權(quán)級或更內(nèi)層特權(quán)級執(zhí)行的程序訪問。如果在I/O外層特權(quán)級執(zhí)行的程序訪問位串中位值為1的位所對應(yīng)的I/O地址，那么將引起通用保護(hù)異常。 I/O地址空間按字節(jié)進(jìn)行編址。一條I/O指令最多可涉及四個(gè)I/O地址。在需要根據(jù)I/O位圖決定是否可訪問I/O地址的情況下，當(dāng)一條I/O指令涉及多個(gè)I/O地址時(shí)，只有這多個(gè)I/O地址所對應(yīng)的I/O許可位圖中的位都為0時(shí)，該I/O指令才能被正常執(zhí)行，如果對應(yīng)位中任一位為1，就會(huì)引起通用保護(hù)異常。 80386支持的I/O地址空間大小是64K，所以構(gòu)成I/O許可位圖的二進(jìn)制位串最大長度是64K個(gè)位，即位圖的有效部分最大為8K字節(jié)。一個(gè)任務(wù)實(shí)際需要使用的I/O許可位圖大小通常要遠(yuǎn)小于這個(gè)數(shù)目。 當(dāng)前任務(wù)使用的I/O許可位圖存儲(chǔ)在當(dāng)前任務(wù)TSS中低端的64K字節(jié)內(nèi)。I/O許可位圖總以字節(jié)為單位存儲(chǔ)，所以位串所含的位數(shù)總被認(rèn)為是8的倍數(shù)。從前文中所述的TSS格式可見，TSS內(nèi)偏移66H的字確定I/O許可位圖的開始偏移。由于I/O許可位圖最長可達(dá)8K字節(jié)，所以開始偏移應(yīng)小于56K，但必須大于等于104，因?yàn)門SS中前104字節(jié)為TSS的固定格式，用于保存任務(wù)的狀態(tài)。 1.I/O訪問許可檢查細(xì)節(jié)保護(hù)模式下處理器在執(zhí)行I/O指令時(shí)進(jìn)行許可檢查的細(xì)節(jié)如下所示。 (1)若CPL<=IOPL，則直接轉(zhuǎn)步驟(8)；(2)取得I/O位圖開始偏移；(3)計(jì)算I/O地址對應(yīng)位所在字節(jié)在I/O許可位圖內(nèi)的偏移；(4)計(jì)算位偏移以形成屏蔽碼值，即計(jì)算I/O地址對應(yīng)位在字節(jié)中的第幾位；(5)把字節(jié)偏移加上位圖開始偏移，再加1，所得值與TSS界限比較，若越界，則產(chǎn)生出錯(cuò)碼為0的通用保護(hù)故障；(6)若不越界，則從位圖中讀對應(yīng)字節(jié)及下一個(gè)字節(jié)；(7)把讀出的兩個(gè)字節(jié)與屏蔽碼進(jìn)行與運(yùn)算，若結(jié)果不為0表示檢查未通過，則產(chǎn)生出錯(cuò)碼為0的通用保護(hù)故障；(8)進(jìn)行I/O訪問。設(shè)某一任務(wù)的TSS段如下： TSSSEG SEGMENT PARA USE16 TSS <> ;TSS低端固定格式部分 DB 8 DUP(0) ;對應(yīng)I/O端口00H—3FH DB 10000000B ;對應(yīng)I/O端口40H—47H DB 01100000B ;對用I/O端口48H—4FH DB 8182 DUP(0ffH) ;對應(yīng)I/O端口50H—0FFFFH DB 0FFH ;位圖結(jié)束字節(jié)TSSLen = $TSSSEG ENDS 再假設(shè)IOPL=1，CPL=3。那么如下I/O指令有些能正常執(zhí)行，有些會(huì)引起通用保護(hù)異常： in al,21h ;(1)正常執(zhí)行 in al,47h ;(2)引起異常 out 20h,al ;(3)正常實(shí)行 out 4eh,al ;(4)引起異常 in al,20h ;(5)正常執(zhí)行 out 20h,eax ;(6)正常執(zhí)行 out 4ch,ax ;(7)引起異常 in ax,46h ;(8)引起異常 in eax,42h ;(9)正常執(zhí)行 由上述I/O許可檢查的細(xì)節(jié)可見，不論是否必要，當(dāng)進(jìn)行許可位檢查時(shí)，80386總是從I/O許可位圖中讀取兩個(gè)字節(jié)。目的是為了盡快地執(zhí)行I/O許可檢查。一方面，常常要讀取I/O許可位圖的兩個(gè)字節(jié)。例如，上面的第(8)條指令要對I/O位圖中的兩個(gè)位進(jìn)行檢查，其低位是某個(gè)字節(jié)的最高位，高位是下一個(gè)字節(jié)的最低位。可見即使只要檢查兩個(gè)位，也可能需要讀取兩個(gè)字節(jié)。另一方面，最多檢查四個(gè)連續(xù)的位，即最多也只需讀取兩個(gè)字節(jié)。所以每次要讀取兩個(gè)字節(jié)。這也是在判別是否越界時(shí)再加1的原因。為此，為了避免在讀取I/O許可位圖的最高字節(jié)時(shí)產(chǎn)生越界，必須在I/O許可位圖的最后填加一個(gè)全1的字節(jié)，即0FFH。此全1的字節(jié)應(yīng)填加在最后一個(gè)位圖字節(jié)之后，TSS界限范圍之前，即讓填加的全1字節(jié)在TSS界限之內(nèi)。 I/O許可位圖開始偏移加8K所得的值與TSS界限值二者中較小的值決定I/O許可位圖的末端。當(dāng)TSS的界限大于I/O許可位圖開始偏移加8K時(shí)，I/O許可位圖的有效部分就有8K字節(jié)，I/O許可檢查全部根據(jù)全部根據(jù)該位圖進(jìn)行。當(dāng)TSS的界限不大于I/O許可位圖開始偏移加8K時(shí)，I/O許可位圖有效部分就不到8K字節(jié)，于是對較小I/O地址訪問的許可檢查根據(jù)位圖進(jìn)行，而對較大I/O地址訪問的許可檢查總被認(rèn)為不可訪問而引起通用保護(hù)故障。因?yàn)檫@時(shí)會(huì)發(fā)生字節(jié)越界而引起通用保護(hù)異常，所以在這種情況下，可認(rèn)為不足的I/O許可位圖的高端部分全為1。利用這個(gè)特點(diǎn)，可大大節(jié)約TSS中I/O許可位圖占用的存儲(chǔ)單元，也就大大減小了TSS段的長度。 <二>重要標(biāo)志保護(hù)輸入輸出的保護(hù)與存儲(chǔ)在標(biāo)志寄存器EFLAGS中的IOPL密切相關(guān)，顯然不能允許隨便地改變IOPL，否則就不能有效地實(shí)現(xiàn)輸入輸出保護(hù)。類似地，對EFLAGS中的IF位也必須加以保護(hù)，否則CLI和STI作為敏感指令對待是無意義的。此外，EFLAGS中的VM位決定著處理器是否按虛擬8086方式工作。 80386對EFLAGS中的這三個(gè)字段的處理比較特殊，只有在較高特權(quán)級執(zhí)行的程序才能執(zhí)行IRET、POPF、CLI和STI等指令改變它們。下表列出了不同特權(quán)級下對這三個(gè)字段的處理情況。 不同特權(quán)級對標(biāo)志寄存器特殊字段的處理 特權(quán)級 VM標(biāo)志字段 IOPL標(biāo)志字段 IF標(biāo)志字段 CPL=0 可變(初POPF指令外) 可變 可變 0 不變 不變 可變 CPL>IOPL 不變 不變 不變 從表中可見，只有在特權(quán)級0執(zhí)行的程序才可以修改IOPL位及VM位；只能由相對于IOPL同級或更內(nèi)層特權(quán)級執(zhí)行的程序才可以修改IF位。與CLI和STI指令不同，在特權(quán)級不滿足上述條件的情況下，當(dāng)執(zhí)行POPF指令和IRET指令時(shí)，如果試圖修改這些字段中的任何一個(gè)字段，并不引起異常，但試圖要修改的字段也未被修改，也不給出任何特別的信息。此外，指令POPF總不能改變VM位，而PUSHF指令所壓入的標(biāo)志中的VM位總為0。 <三>演示輸入輸出保護(hù)的實(shí)例(實(shí)例九)下面給出一個(gè)用于演示輸入輸出保護(hù)的實(shí)例。演示內(nèi)容包括：I/O許可位圖的作用、I/O敏感指令引起的異常和特權(quán)指令引起的異常；使用段間調(diào)用指令CALL通過任務(wù)門調(diào)用任務(wù)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)嵌套。 1.演示步驟實(shí)例演示的內(nèi)容比較豐富，具體演示步驟如下：(1)在實(shí)模式下做必要準(zhǔn)備后，切換到保護(hù)模式；(2)進(jìn)入保護(hù)模式的臨時(shí)代碼段后，把演示任務(wù)的TSS段描述符裝入TR，并設(shè)置演示任務(wù)的堆棧；(3)進(jìn)入演示代碼段，演示代碼段的特權(quán)級是0；(4)通過任務(wù)門調(diào)用測試任務(wù)1。測試任務(wù)1能夠順利進(jìn)行；(5)通過任務(wù)門調(diào)用測試任務(wù)2。測試任務(wù)2演示由于違反I/O許可位圖規(guī)定而導(dǎo)致通用保護(hù)異常；(6)通過任務(wù)門調(diào)用測試任務(wù)3。測試任務(wù)3演示I/O敏感指令如何引起通用保護(hù)異常；(7)通過任務(wù)門調(diào)用測試任務(wù)4。測試任務(wù)4演示特權(quán)指令如何引起通用保護(hù)異常；(8)從演示代碼轉(zhuǎn)臨時(shí)代碼，準(zhǔn)備返回實(shí)模式；(9)返回實(shí)模式，并作結(jié)束處理。
上傳時(shí)間： 2013-12-11
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本文將探討微控制器與 PSoC (可編程系統(tǒng)單晶片)在數(shù)位電視應(yīng)用上的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，並比較微控制器和 PSoC 架構(gòu)在處理這些挑戰(zhàn)時(shí)的不同處，以有效地建置執(zhí)行。
標(biāo)簽： PSoC MCU 比較 數(shù)位電視
上傳時(shí)間： 2013-11-22
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本技術(shù)文章將介紹如何運(yùn)用 NI LabVIEW FPGA 來設(shè)計(jì)並客製化個(gè)人的 RF 儀器，同時(shí)探索軟體設(shè)計(jì)儀器可為測試系統(tǒng)所提供的優(yōu)勢。
上傳時(shí)間： 2013-11-24
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特點(diǎn)： 精確度±0.15%滿刻度 可同時(shí)測量交流相電壓,線電壓,電流,實(shí)功率,虛功率,功率因素,頻率,仟瓦小時(shí) 輸入配線系統(tǒng)可任意選擇(1f2W/1f3W/3f3W/3f4W) CT比與PT比可任意設(shè)定(1至9999) 手動(dòng)與自動(dòng)顯示模式可任意規(guī)劃 3組警報(bào)控制功能 數(shù)位RS-485界面
上傳時(shí)間： 2013-11-14
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基於S3C44B0X上的各種範(fàn)例，可以實(shí)驗(yàn)IDE,PWM,USB,LED...etc。對於初學(xué)嵌入式系統(tǒng)者有很大助益。
標(biāo)簽： S3C44B0X
上傳時(shí)間： 2014-01-19
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本文探討使用 Linux作為嵌入式作業(yè)系統(tǒng)的方法,透過如何對內(nèi)核、守護(hù)程序、庫和應(yīng)用程序等四個(gè)主要部份,進(jìn)行縮減其大小后，以便配置在以閃存為存儲(chǔ)設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)中。
上傳時(shí)間： 2014-10-11
上傳用戶：CHENKAI
動(dòng)態(tài)連結(jié)程式庫 (DLL) 一直以來都是Windows的重要基礎(chǔ)，Windows CE也不例外。DLL對作業(yè)系統(tǒng)十分重要，本節(jié)的內(nèi)容主要是分析loader.c中的程式碼，它負(fù)責(zé)載入EXE和DLL。這裏要討論的是關(guān)於DLL的部分
上傳時(shí)間： 2015-07-01
上傳用戶：vodssv
免費(fèi)分享版網(wǎng)路硬碟 01.創(chuàng)意風(fēng)格首頁 02.申請會(huì)員 03.密碼查詢 04.會(huì)員容量限制 05.上傳檔案支援 Persits.Upload Dundas.Upload LyfUpload.UploadFile iNotes.Upload 06.多檔上傳，最多一次10個(gè)檔案 07.重新命名 08.刪除檔案、資料夾 09.剪下、複製、貼上 10.上移功能 11.會(huì)員列表、會(huì)員修改、刪除會(huì)員 12.系統(tǒng)資訊列表、系統(tǒng)修改 13.清單模式、縮圖模式 支援線上縮圖，Persits.Jpeg ASPThumb 14.Persits.Upload Dundas.Upload支援上傳BAR進(jìn)度顯示功能 15.Admin可觀看 使用者在線顯示、目前位址 16.WebHD總使用容量統(tǒng)計(jì) 17.會(huì)員使用容量統(tǒng)計(jì) 18.Admin新增會(huì)員功能 本程式適用於： Windows 2003,Windwos xp,Windows 2000 使用限制： 須先至本站註冊取得啟用資料庫，才可使用本系統(tǒng)！(註冊完全免費(fèi)) 無法修改首頁圖片、廣告視窗於下方 須先安裝 Scripting.FileSystemObject ADODB.Connection 才可使用 系統(tǒng)管理員預(yù)設(shè)值： 帳號：Admin 密碼：system
標(biāo)簽： Upload Persits Dundas nbsp
上傳時(shí)間： 2015-09-08
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ALTERA PWM電路 這是一個(gè)ALTERA的PWM電路，可以整合到NIOSII IDE中，來完成一個(gè)PWM的系統(tǒng)。
上傳時(shí)間： 2013-12-08
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qemu性能直逼VMware的仿真器QEMU 的模擬速度約為實(shí)機(jī)的 25％；約為 Bochs 的 60 倍。Plex86、User-Mode-Linux、VMware 和 Virtual PC 則比 QEMU 快一點(diǎn)，但 Bochs 需要特定的 Kernel Patch；User-Mode-Linux 的 Guest System 必須為 Linux；VMware 和 Virtual PC 則需要在 Guest System 上安裝特定的 Driver，且它們是針對作業(yè)系統(tǒng)而進(jìn)行模擬，並不能說是完整的模擬器。所以 QEMU 仍不失為極優(yōu)秀的 x86 模擬器。
標(biāo)簽： VMware User-Mode-Linux Virtual Bochs
上傳時(shí)間： 2014-06-04
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