Методы защиты оперативной памяти

В современных ВМ, возможно одновременное выполнение нескольких программ. Каждой программе предоставлено своё адресное пространство и права доступа по отношению к адресным пространствам других программ. Необходимо установить механизм защиты, обеспечивающий невмешательство одной программы, в адресное пространство другой.

Чтобы воспрепятствовать разрушению целостности данных программы, нужно установить запрет на модифицируемость данных, со стороны другой программы. Более того, иногда нужно запретить и чтение данных.

Рассмотрим механизмы защиты памяти:

· Защита отдельных ячеек. В каждой ячейки памяти выделяется бит защиты, установка этого бита в единицу, запрещает запись в данную ячейку. Не типичен для современных ПК.

· Кольцевая система защиты. Происходит разделения прав доступа на несколько уровней, каждый из уровней называется уровнем привилегий. Предусматривают как минимум два режима работы ЦП: пользовательский и системный ( его часто называют режимом супервизора – «надзирателя» ). Системный уровень самый привилегированный, ему доступны все ресурсы ВМ. Переход из пользовательского режима в системный и наоборот осуществляется специальной командой. Такую систему защиты часто изображают в виде концентрических окружностей (откуда и произошло название). В центре окружности располагают самую приоритетную системную зону, а все остальные располагают вокруг нею в порядке уменьшения приоритета.

· Метод граничных регистров. Наиболее распространённый метод. Реализация предполагает наличие в ЦП двух граничных регистров. Заполнение граничных регистров производится ОС при загрузке программы. При каждом обращении к памяти проверяется, попадает ли используемый адрес в установленные границы. Такую проверку, например, можно организовать на этапе преобразования виртуального адреса в физический. При нарушении границы доступ к памяти блокируется, и формируется запрос прерывания, вызывающий соответствующую процедуру операционной системы. Запись в граничные регистры возможно только в системном режиме.

· Метод ключей защиты. Метод позволяет организовать защиту несмежных областей памяти. Каждому блоку ставится в соответствие некоторый код, называемый ключом защиты памяти. Каждой программе, в свою очередь, присваивается код защиты программы. Условием доступа программы к конкретному блоку памяти служит совпадение ключей защиты памяти и программы, либо равенство одного из этих ключей нулю. Нулевое значение ключа защиты программы разрешает доступ ко всему адресному пространству и используется только программами операционной системы. Распределением ключей защиты программы ведает операционная система. Ключ защиты программы обычно представлен в виде отдельного поля слова состояния программы, хранящегося в специальном регистре. Ключи защиты памяти хранятся в специальной памяти. При каждом обращении к ОП специальная комбинационная схема производит сравнение ключей защиты памяти и программы. При совпадении доступ к памяти разрешается. Действия в случае несовпадения ключей зависят от того, какой вид доступа запрещен: при записи, при чтении или в обоих случаях. Если выяснилось, что данный вид доступа запрещен, то так же как и в методе граничных регистров формируется запрос прерывания и вызывается соответствующая процедура операционной системы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: