Den primära isoleringsmekanismen mellan steg i en mikroprocessor och de utanför är
-gränsen mellan Processorkärnan
och Externt system
. Denna gräns är i huvudsak en
fysisk separation verkställs av
chip -designen sig.
Här är en uppdelning av hur denna isolering fungerar:
1. Fysisk separering:
* Processor Core: Själva kärnan, som innehåller CPU, register, cache och andra interna komponenter, är ett fysiskt distinkt område på chipet.
* Externt system: Detta inkluderar allt utanför kärnan, såsom minne, kringutrustning, ingångs-/utgångsenheter och systembussen.
2. Gränssnitt och kommunikation:
* Systembuss: Kärnan kommunicerar med det externa systemet via en dedikerad systembuss och fungerar som en väg för dataöverföring och kontrollsignaler.
* Minnekontroller: Processorn använder dedikerade minneskontroller för att komma åt och hantera data i det externa minnet.
* Ingångs-/utgångskontroller: Periepheraler och enheter är anslutna via specialiserade I/O -styrenheter, hantering av dataflödes- och styrsignaler.
3. Åtkomstkontroll och skyddsmekanismer:
* Minneskyddsenheter (MPU): Moderna processorer använder MPU:er som upprätthåller åtkomstbehörigheter för olika minnesområden och förhindrar obehörig tillgång från omvärlden.
* Avbrottshantering: Externa enheter kan begära uppmärksamhet från processorn genom avbrott. Processorns kontroller som avbrott accepteras och hanteras emellertid.
* Säkerhetsfunktioner: Avancerade mikroprocessorer inkluderar ofta hårdvarubaserade säkerhetsfunktioner som minneskryptering och säkra startmekanismer för att skydda känsliga data och operationer.
4. Abstraktioner och gränssnitt:
* Operativsystem: Operativsystemet spelar en avgörande roll för att isolera processorkärnan från den yttre världen. Den hanterar systemresurser, tillhandahåller API:er för åtkomst till kringutrustning och implementerar säkerhetspolicyer.
* enhetsdrivare: Specifika drivrutiner tillhandahåller ett mjukvarugränssnitt mellan processorkärnan och enskilda externa enheter, vilket möjliggör kommunikation och kontroll.
I huvudsak är processorkärnan som ett skyddat rum med noggrant kontrollerade åtkomstpunkter. Det externa systemet kan begära åtkomst, men själva kärnan bestämmer hur och när man ska svara, vilket säkerställer integriteten och stabiliteten i den interna operationerna.
