"计算机保护模式详解：基础、内存管理、任务、特权级"

本课件主要讲解了计算机的保护模式，以及与之相关的内存管理、任务和特权级保护。保护模式是指80386处理器及以后的处理器所实现的运行模式，具有3种运行模式，分别是实模式、保护模式和虚拟8086模式。在实模式下，处理器等同于一个16位的8086微处理器，采用类似于8086的体系结构，只能寻址1M字节的物理地址空间，不支持多任务切换和特权级。而在保护模式下，CPU提供了段式和页式内存管理功能，支持多任务和特权级，实现了物理寻址空间高达4GB（80386/80486）或64GB（Pentium及以上CPU）。此外，虚拟8086模式又称“V86模式”，32位80X86处理器给每个以“虚拟8086模式”运行的任务提供了一定的保护。 保护模式的内存管理非常重要，在保护模式下，CPU通过段式和页式内存管理实现了对内存的保护和隔离。段式存储管理采用了段选择符和段描述符，每个段描述符包括了段基址、段限长等信息，通过分段的方式实现了对内存的隔离。而页式存储管理则将内存划分为等大小的页，通过页表实现了对每个页的访问权限控制和地址转换，进一步增强了对内存的保护。通过这样的内存管理方式，保护模式实现了对多任务运行的支持，同时确保了每个任务的独立性和安全性。 除了内存管理，保护模式还实现了对特权级的保护。在保护模式下，处理器提供了4个特权级（0～3），分别对应于内核级、系统级、用户级和错误级。不同特权级的指令和资源拥有不同的访问权限，内核级拥有最高的特权和访问权限，而用户级只能访问内核级允许的资源。通过特权级的划分，保护模式实现了对操作系统和应用程序的隔离，确保了操作系统的稳定性和安全性。 在实际应用中，保护模式的应用非常广泛。例如，DOS操作系统运行于实模式下，而Windows/Linux操作系统运行于保护模式下。保护模式通过对内存的保护和隔离，实现了对多任务的支持，确保了不同任务的独立性和安全性。同时，保护模式通过特权级的划分，实现了对操作系统和应用程序的隔离，保证了操作系统的稳定性和安全性。因此，对于计算机系统的设计和开发来说，保护模式是一个非常重要的概念和技术，对于提高计算机系统的性能和安全性具有重要意义。