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Definition - Was bedeutet geschützter Modus?
Der geschützte Modus ist ein Betriebsmodus der Intel 80286-kompatiblen CPU. Es ermöglicht der Systemsoftware, Funktionen wie virtuellen Speicher, Paging und sicheres Multitasking zu verwenden. Es wurde auch entwickelt, um die Kontrolle des Betriebssystems über Anwendungssoftware zu verbessern.
Dieser Begriff wird auch als geschützter virtueller Adressmodus bezeichnet.
Techopedia erklärt den geschützten Modus
Der geschützte Modus wurde Anfang 1982 in die x86-Architektur von Intel integriert. Er entwickelte sich dann zu einer grundlegenden Grundlage für alle weiteren Intel x86-Architekturen. Die ersten Versionen erlaubten weder ein Zurückschalten in den Real-Modus noch das Aktivieren des geschützten Modus. Es wurde jedoch eine Option bereitgestellt, um die Stapelzeiger, Register und die Interrupt-Maske über eine Tastatursteuerung im RAM zu speichern. Später, mit der Einführung des 386-Prozessors, konnte der geschützte Modus auf einfache Weise aktiviert werden, wodurch komplexe Schritte in der 286-Architektur vermieden wurden, für die es keinen internen Mechanismus zum Verlassen des geschützten Modus gab.
- Berechtigungsstufen: Es gibt vier Berechtigungsstufen (auch als Ringe bezeichnet), wobei Ring 3 die am wenigsten privilegierten und Ring 0 die am meisten privilegierten sind. Mit diesen Ringen kann die Systemsoftware verhindern, dass Aufgaben auf Daten zugreifen. Im Allgemeinen wird eine Anwendung auf Ring 3 ausgeführt, während das Betriebssystem auf Ring 0 ausgeführt wird.
- Virtueller 8086-Modus: Intel bezeichnet den geschützten Modus als virtuellen Modus, in dem zuvor geschriebener Code für 8086 ohne Änderungen auf neuen Systemen ausgeführt werden kann (Abwärtskompatibilität), wodurch Systemstabilität und -sicherheit gewährleistet werden.
- Real-Modus-Anwendungskompatibilität: Windows 3.x bietet zusammen mit seinen Nachfolgern eine Binärkompatibilität mit dem Real-Modus, um Windows 2.x-Anwendungen auch im geschützten Modus auszuführen.
- Segmentadressierung: Im geschützten Modus wird der Segmentteil durch einen 16-Bit-Selektor ersetzt. Die 13 oberen Bits enthalten den Index eines Eintrags in der Deskriptortabelle. Dieser Eintrag enthält einige Flags, einen Grenzwert für die Segmentgröße und die reale Zeilenadresse des Segments. Die untersten zwei Bits definieren die Berechtigung der Anforderung von 0 bis 3. Das letzte Bit gibt an, ob die Operation gegen die GDT oder eine LDT gerichtet ist.
- Multitasking: Dies ist die Fähigkeit des Betriebssystems, mehrere Aufgaben gleichzeitig auszuführen. Es kann nur implementiert werden, wenn für jede Task ein Ausführungszeitplan für verschiedene Prozessoren festgelegt wurde. Während des Wechsels zwischen Tasks speichern Prozessoren die aktuellen Kontextinformationen in einem Taskstatussegment. Wenn die ursprüngliche Aufgabe für die Ausführung neu geplant werden muss, werden die gespeicherten Informationen von den Prozessoren verwendet, um ihre internen Register für die Wiederaufnahme der Ausführung festzulegen.
- Schutz: Der Schutzmodus schützt vor Softwarefehlern und unterstützt das Betriebssystem bei der Ausführung zuverlässiger Multitasking-Vorgänge. Überprüfungen werden durchgeführt, bevor der Speicherzyklus beginnt und ein fehlerhafter Speicherzyklus beendet wird, wodurch eine Ausnahme generiert wird. Die Stabilität aller Softwareentwicklungstools wird durch das Blockieren illegaler Speicherreferenzen sichergestellt.
- Seitenwechsel: Seiten sind Speicherbereiche. Das Betriebssystem kann für jede Aufgabe eine andere virtuelle Adresse erstellen, um zu verhindern, dass eine Aufgabe den Speicher einer anderen manipuliert. Seiten können auch vom primären zum sekundären Speicher übertragen werden, wodurch mehr Speicherplatz zur Verfügung steht.
- Debugging-Unterstützung: Im Rahmen des geschützten Modus bietet 80386 eine Reihe konfigurierbarer Debug-Register. Sie können einen Haltepunkt festlegen, indem Sie die gewünschte Speicheradresse in einem der Debug-Register und die Art des Zyklus angeben, der den Haltepunkt auslösen soll. Wenn der Haltepunkt erreicht wird, wird eine Ausnahme generiert und der Debugger erhält die Kontrolle, um Informationen zum internen Status des Prozessors anzuzeigen.
