Реалізація суперскалярної обробки в Athlon 64.2. SpeedFan 4.27, тестування температури CPU, HHD, швидкості кулерів (стр. 2 из 2)

Захищений режим

Першим 32-розрядним процесором, призначеним для РС, був 386-й. Цей чіп міг виконувати абсолютно нову 32-розрядну систему команд. Щоб повністю використовувати перевагу 32-розрядної системи команд, були необхідні 32-розрядна операційна система і 32-розрядні застосування. Цей новий режим називався захищеним, оскільки виконувані в нім програми захищені від перезапису своїх областей пам'яті іншими програмами. Такий захист робить систему надійнішою, оскільки жодна програма з помилками вже не зможе так легко пошкодити інші програми або операційну систему. Крім того, програму, "потерпілу крах", можна досить просто завершити без збитку для всієї системи.

Знаючи, що розробка нових операційних систем і додатків, що використовують переваги 32-розрядного захищеного режиму, займе якийсь час, Intel передбачила в процесорі 386 назад сумісний реальний режим. Завдяки цьому процесор 386 міг виконувати немодифіковані 16-розрядні застосування. Причому вони виконувалися набагато швидше, ніж на будь-якому процесорі попереднього покоління.Для більшості користувачів цього було досить; їм не було потрібне все 32-розрядне програмне забезпечення — достатньо було того, щоб 16-розрядні програми, що були у них, працювали швидше. На жаль, через це процесор ніколи не працював в 32-розрядному захищеному режимі і всі можливості такого режиму не використовувалися.

Коли високопродуктивний процесор, подібний Pentium 4, працює в реальному режимі, він нагадує "Turbo 8088". Слово "Turbo" означає, що процесор має перевагу в швидкодії при виконанні 16-розрядних програм, хоча він може виконувати тільки 16-розрядні команди і звертатися до пам'яті в межах все того ж 1 Мбайт, передбаченого картою пам'яті процесора 8088. Тому, навіть якщо у вас система з Pentium 4 або Athlon XP і оперативною пам'яттю ємкістю 256 Мбайт, при виконанні Windows 3x або DOS насправді використовується тільки перший мегабайт пам'яті, а останні 127 практично не застосовуються!

У зв'язку з цим було потрібно нові операційні системи і додатки, які б могли використовувати всі переваги сучасних процесорів в 32-розрядному захищеному режимі. Проте деякі користувачі спочатку чинили опір усіляким спробам переходу до 32-розрядного середовища. Співтовариство користувачів виявилося вельми стійким в своїх привязанностях і не бажало змінювати звичок. Я, признаюся, був одним з них!

Із-за опору користувачів, 32-розрядні операційні системи, такі, як Unix і її різновиди (наприклад, Linux), OS/2 і навіть Windows NT/2000/XP, розповсюджувалися на ринку персональних комп'ютерів досить мляво. З перерахованих систем Windows XP стала по-справжньому широко поширеним програмним продуктом багато в чому завдяки величезній популярності Windows 95/98/Ме (змішані 16/32-разрядные системи).

Останньою повністю 16-розрядною операційною системою була Windows серії Зx. Хоча насправді вона працювала як надбудова DOS.

Такі 64-розрядні процесори, як Itanium і AMD Opteron, призначені для використання в могутніх промислових серверах, тоді як процесор Athlon 64 створений безпосередньо для настільних систем. Обидва процесори сумісні зі всім існуючим 32-розрядним програмним забезпеченням. Але для того, щоб скористатися властивостями процесора в повному об'ємі, буде потрібно повноцінні 64-розрядні операційні системи і додатки. Microsoft вже випустила 64-розрядні версії операційної системи Windows XP, тоді як різними компаніями створюються 64-розрядні застосування для серверів і робочих станцій.

Віртуальний реальний режим

Для зворотної сумісності 32-розрядна система Windows використовує третій режим в процесорі — віртуальний реальний режим. По суті, це режим виконання 16-розрядного середовища (реальний режим), реалізований усередині 32-розрядного захищеного режиму (тобто віртуально, а не реально). Виконуючи команди у вікні підказки DOS усередині Windows, ви створюєте віртуальний сеанс реального режиму. Оскільки захищений режим є достовірно багатозадачним, фактично можна виконувати декілька сеансів реального режиму, причому в кожному сеансі власне програмне забезпечення працює на віртуальному комп'ютері. І всі ці застосування можуть виконуватися одночасно, навіть під час роботи інших 32-розрядних програм.

Звернете увагу на те, що будь-яка програма, що виконується у віртуальному вікні реального режиму, може звертатися тільки до пам'яті об'ємом до 1 Мбайт, причому для кожної такої програми це буде перший і єдиний мегабайт пам'яті в системі. Іншими словами, якщо ви виконуєте додаток DOS у віртуальному реальному вікні, йому буде доступна пам'ять тільки об'ємом до 640 Кбайт. Так відбувається тому, що є тільки 1 Мбайт загальної оперативної пам'яті в 16-розрядному середовищі, а верхні 384 Кбайт зарезервовано для системи. Віртуальне реальне вікно повністю імітує середовище процесора 8088, і, якщо не враховувати швидкодію, програмне забезпечення виконуватиметься так, як воно виконувалося першим РС в реальному режимі. Кожна віртуальна машина отримує власний 1 Мбайт адресного простору і власний екземпляр реальних апаратних подпро грам управління апаратурою (базову систему введення-виводу), причому при цьому емулюються всі регістри і можливості реального режиму.

Віртуальний реальний режим використовується при виконанні 16-розрядних програм у вікні DOS. При запуску додатку DOS операційна система Windows створює віртуальну машину DOS, на якій це застосування може виконуватися.

Важливо відзначити, що всі процесори Intel (а також AMD і Cyrix) при включенні живлення починають працювати в реальному режимі. При завантаженні 32-розрядна операційна система автоматично перемикає процесор в 32-розрядний режим і управляє їм в цьому режимі.

Деякі додатки DOS і Windows Зx- поводяться непередбаченим чином, тобто роблять речі, які не підтримуються навіть у віртуальному реальному режимі. Діагностичне програмне забезпечення — прекрасний тому приклад: воно коректно не працюватиме у вікні реального режиму (віртуального реального) під управлінням Windows. Щоб на Pentium 4 запустити таке програмне забезпечення в первинному спрощеному режимі, необхідно перервати процес початкового завантаження системи і просто завантажити DOS. Це можна виконати в Windows 9х (виключаючи Windows Me), натискаючи клавішу <F8>, коли на екрані з'являється підказка Starting Windows.... Потім, коли з'явиться завантажувальне меню, в нім потрібно вибрати команду завантаження простій 16-розрядної операційної системи реального режиму DOS. Краще всього вибрати Safe mode command prompt, якщо ви збираєтеся використовувати діагностичні процедури (зазвичай не виконувані в захищеному режимі), які повинні бути запущені з мінімумом драйверів і іншого програмного забезпечення.

Операційна система Windows Me створювалася, як ви знаєте, на основі Windows 98. Намагаючись відучити користувачів від 16-розрядного режиму роботи, Microsoft видалила опцію завантажувального меню (Startup). Операційні системи Windows NT/2000/XP також позбавлені можливості перервати завантаження так само. Для запуску комп'ютера в режимі DOS доведеться створити завантажувальний диск, який і потім використовуватиметься для завантаження системи в реальному режимі. Як правило, цей режим потрібний для певного технічного обслуговування, зокрема для виконання апаратної діагностики або безпосереднього редагування секторів диска.

Хоча реальний режим використовується DOS і "стандартними" додатками DOS, є спеціальні програми, які "розширюють" DOS і дозволяють доступ до додаткової пам'яті XMS (понад 1 Мбайт). Вони іноді називаються розширювачами DOS і зазвичай включаються як частина програмного забезпечення DOS або Windows Зx, в якому використовуються. Протокол, що описує, як виконувати DOS в захищеному режимі, називається DPMI (DOS protected mode interface — інтерфейс захищеного режиму DOS).

Цей протокол використовувався в Windows Зx для звернення до додаткової пам'яті XMS при роботі додатків для Windows 3х. Він дозволяв 16-розрядним застосуванням використовувати пам'ять, що перевищує 1 Мбайт. Розширювачі DOS особливо часто застосовуються в іграх DOS; саме завдяки ним ігрова програма може використовувати об'єм пам'яті, набагато стандартний (1 Мбайт), що перевищує, до якого можуть адресуватися більшість програм, що працюють в реальному режимі. Ці розширювачі DOS перемикають процесор в реальний режим і назад, а у разі запуску під управлінням Windows застосовують інтерфейс DPMI, вбудований в Windows, і тим самим дозволяють іншим програмам спільно використовувати частину додаткової пам'яті XMS системи.

Є ще одне виключення: перші 64 Кбайт додаткової пам'яті в реальному режимі доступні програмам. Це результат помилки в першому комп'ютері IBM AT, пов'язаною з 21-ою лінією адреси пам'яті (А20, оскільки АТ — перший рядок адреси). Управляючи сигналом на лінії А20, програмне забезпечення реального режиму може діставати доступ до перших 64 Кбайт додаткової пам'яті — це перші 64 Кбайт пам'яті, наступні за першим мегабайтом. Ця область пам'яті називається областю верхніх адрес пам'яті (high memory area — НМЛ).

2. SpeedFan 4.27 – це безкоштовна програма, яка дозволяє контролювати температуру і швидкість обертів вентиляторів (кулерів) в системі. Програма працює практично зі всіма чіпами моніторингу, а також дозволяє змінювати швидкість обертів вентиляторів в залежності від температури в середині корпуса комп’ютера.

SpeеdFan 4.27 також може показувати S.M.A.R.T. інформацію о тих жорстких дисках, які підтримують цю функцію і показує температуру цих жорстких дисків.

Використана література:

1. Злобін Г.Г., Рикалюк Р.Є. Архітектура та апаратне забезпечення ПЕОМ: Навч. посіб. – К.: Каравела, 2006

2. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ - Петербург, 2001