プロテクトモードとは? わかりやすく解説

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プロテクトモード

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/10/24 06:19 UTC 版)

プロテクトモードとは、80286以降のx86アーキテクチャのCPUモードの一つ。正式名称は Protected Virtual Address Mode(保護仮想アドレスモード)である[1]。メモリやI/Oの保護を行うと共に、アドレス空間の拡張を行ったモードである。このモードでは仮想記憶ページング、安全なマルチタスクといった機能をシステムソフトウェアが使えるようになり、アプリケーションソフトウェアへのオペレーティングシステム (OS) の制御能力が向上するよう設計されている[2][3]


  1. ^ Memory access control method and system for realizing the same (Patent)”. US Patent 5483646 (1995年5月23日). 2007年7月14日閲覧。 “The memory access control system according to claim 4, wherein said first address mode is a real address mode, and said second address mode is a protected virtual address mode.”
  2. ^ a b Intel 2007, "2.1.3 The Intel 386 Processor (1985)" p.35
  3. ^ a b Guide: What does protected mode mean? (Guide)”. Delorie software (2007年7月14日). 2007年7月14日閲覧。 “The purpose of protected mode is not to protect your program. The purpose is to protect everyone else (including the operating system) from your program.”
  4. ^ a b Intel 2007, "3.2 Modes of Operation" p.59
  5. ^ ただしこれは以前の話で、UEFIでは(正確にはUEFI Class 3では)、ブートローダーに制御が移る時点でプロテクトモードに移行している。
  6. ^ Collins, Robert (2007年). “Protected Mode Basics (PDF)”. ftp.utcluj.ro. 2009年7月31日閲覧。
  7. ^ Intel 2007, "2.1.2 The Intel 286 Processor (1982)" p.34
  8. ^ a b Intel Global Citizenship Report 2003 (Timeline)”. 2008年3月22日時点のオリジナル[リンク切れ]よりアーカイブ。2007年7月14日閲覧。 “1985 Intel launches Intel386 processor”
  9. ^ Intel 2007, "2.1 Brief History of the IA-32 Architecture" p.31
  10. ^ a b c A+ - Hardware (Tutorial/Guide)”. PC Microprocessor Developments and Features Tutorials. BrainBell.com. 2007年7月24日閲覧。
  11. ^ Risley, David (2001年3月23日). “A CPU History (Article)”. PCMechanic. 2008年1月15日時点のオリジナル[リンク切れ]よりアーカイブ。2007年7月24日閲覧。 “What is interesting is that the designers of the time never suspected anyone would ever need more than 1 MB of RAM.”
  12. ^ a b c d e Kaplan, Yariv (1997年). “Introduction to Protected-Mode (Article)”. Internals.com. 2007年7月24日閲覧。
  13. ^ Mueller, Scott (2006-03-24). “P2 (286) Second-Generation Processors” (Book). Upgrading and Repairing PCs, 17th Edition (17 ed.). Que. ISBN 0-7897-3404-4. http://www.informit.com/articles/article.aspx?p=481859&seqNum=13 2007年7月閲覧。 
  14. ^ a b “2.1 Memory Organization and Segmentation” (Manual). Intel 80386 Programmer's Reference Manual 1986. Santa Clara, CA: Intel. (1986) 
  15. ^ Intel 2007, "3.1 Modes of Operation" p.55
  16. ^ Hyde, Randall (November 2004). “12.10. Protected Mode Operation and Device Drivers”. Write Great Code. O'Reilly. ISBN 1-59327-003-8 
  17. ^ Shvets, Gennadiy (2007年6月3日). “Intel 80386 processor family (Article)”. 2007年7月24日閲覧。 “80386SX — low cost version of the 80386. This processor had 16 bit external data bus and 24-bit external address bus.”
  18. ^ “7 Multitasking” (Manual). Intel 80386 Programmer's Reference Manual 1986. Santa Clara, CA: Intel. (1986) 
  19. ^ a b Intel 2007, "6.3.5 Calls to Other Privilege Levels" p.162
  20. ^ Intel 1987, 1.2 Modes of Operation
  21. ^ Intel 1987, 1.3.1 Memory Management
  22. ^ Intel 1987, Appendix C 8086/8088 Compatibility Considerations
  23. ^ Memory access control method and system for realizing the same (Patent)”. US Patent 5483646 (1998年5月6日). 2007年7月25日閲覧。 “This has been impossible to-date and has forced BIOS development teams to add support into the BIOS for 32 bit function calls from 32 bit applications.”
  24. ^ Robinson, Tim (2002年8月26日). “Virtual 8086 Mode (Guide)”. berliOS. 2002年10月3日時点のオリジナル[リンク切れ]よりアーカイブ。2007年7月25日閲覧。 “...secondly, protected mode was also incompatible with the vast amount of real-mode code around at the time.”
  25. ^ Robinson, Tim (2002年8月26日). “Virtual 8086 Mode (Guide)”. berliOS. 2002年10月3日時点のオリジナル[リンク切れ]よりアーカイブ。2007年7月25日閲覧。
  26. ^ Intel 2007, "15.2 Virtual 8086 Mode" p.560
  27. ^ Intel 2007, "15.2.7 Sensitive Instructions" p.568
  28. ^ Robinson, Tim (2002年8月26日). “Virtual 8086 Mode (Guide)”. berliOS. 2002年10月3日時点のオリジナル[リンク切れ]よりアーカイブ。2007年7月25日閲覧。 “A downside to using V86 mode is speed: every IOPL-sensitive instruction will cause the CPU to trap to kernel mode, as will I/O to ports which are masked out in the TSS.”
  29. ^ Dabak, Prasad; Millind Borate (October 1999) (Book). Undocumented Windows NT. Hungry Minds. ISBN 0-7645-4569-8. Memory Management 
  30. ^ A20線がディセーブル状態なら (segment_part × 16 + offset) mod 220 となる
  31. ^ ProtectedMode overview [deinmeister.de] (Website)”. 2007年7月29日閲覧。
  32. ^ a b What Is PAE X86? (Article)”. Microsoft TechNet (2003年5月28日). 2007年7月29日閲覧。 “The paging process allows the operating system to overcome the real physical memory limits. However, it also has a direct impact on performance because of the time necessary to write or retrieve data from disk.”
  33. ^ 当初の上限は36ビット、x64命令セットをサポートしている場合は52ビット。x64命令セットではページテーブルの最上位ビットをNXビットに利用しているため、将来の拡張で残りを全部物理アドレスにしたとしても63ビットである
  34. ^ a b news: Multitasking for x86 explained #1 (Article)”. NewOrer. NewOrder (2004年5月2日). 2007年2月12日時点のオリジナル[リンク切れ]よりアーカイブ。2007年7月29日閲覧。 “The reason why software task switching is so popular is that it can be faster than hardware task switching. Intel never actually developed the hardware task switching, they implemented it, saw that it worked, and just left it there. Advances in multitasking using software have made this form of task switching faster (some say up to 3 times faster) than the hardware method. Another reason is that the Intel way of switching tasks isn't portable at all”
  35. ^ news: Multitasking for x86 explained #1 (Article)”. NewOrer. NewOrder (2004年5月2日). 2007年2月12日時点のオリジナル[リンク切れ]よりアーカイブ。2007年7月29日閲覧。 “...both rely on the Intel processors ability to switch tasks, they rely on it in different ways.”


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プロテクトモード

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セグメント方式」の記事における「プロテクトモード」の解説

x86ファミリが、「一般的なセグメント仕組み」を持つようになったのは、80286(のプロテクトモード)からである。 80286で、セグメント方式によるメモリ保護機能を持つプロテクトモードが追加された。プロテクトモードにおけるセグメントレジスタは、グローバルディスクリプタテーブル (GDT)・ローカルディスクリプタテーブル (LDT) 等により示されるセグメント選択するセグメントセレクタとされた。全体アドレス空間24ビット (16MiB) に拡大されたが、オフセット16ビットのままだった。 80386 (IA-32) のプロテクトモードは、ページング方式取り入れられページ化セグメンテーション)、物理論理とも32ビット仮想記憶機能を持つようになったオフセット32ビット拡張された。FSGSというセグメントレジスタが追加された。 (以上とは異なりインテル先導により策定されアーキテクチャではないが)x64では、Microsoft Windowsx64版は、GSセグメントレジスタがスレッド局所記憶へのポインタを指すようになっているLinuxカーネルではGSCPU単位データ指している。

※この「プロテクトモード」の解説は、「セグメント方式」の解説の一部です。
「プロテクトモード」を含む「セグメント方式」の記事については、「セグメント方式」の概要を参照ください。

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