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Mécanismes de protection matérielle dans les systèmes d'exploitation
Les mécanismes de protection matérielle sont des composants cruciaux des systèmes d'exploitation, garantissant la sécurité et l'intégrité du système et de ses ressources. Ils tirent parti des fonctionnalités matérielles spécialisées pour appliquer les limites entre différents processus et empêcher un accès non autorisé. Voici quelques mécanismes clés de protection matérielle:
1. Protection de la mémoire:
* Registres de base et de limite: Chaque processus se voit attribuer une adresse de base et une valeur limite. L'unité de gestion de la mémoire (MMU) garantit que toutes les accès à la mémoire par un processus restent dans ces limites, l'empêchant de remplacer les données des autres processus.
* Paging: La mémoire physique est divisée en pages de taille fixe et l'espace d'adressage virtuel de chaque processus est mappé à ces pages. Cela permet une utilisation efficace de la mémoire et de l'isolement. Le MMU traduit les adresses virtuelles en adresses physiques, empêchant les processus d'accéder aux pages de l'autre.
* Segmentation: La mémoire est divisée en segments, permettant différents niveaux de protection pour différentes données et sections de code. Chaque segment peut avoir des droits d'accès différents (lire, écrire, exécuter), améliorant encore la sécurité.
2. Protection d'entrée / sortie (E / S):
* Protection d'E / S: Le système d'exploitation contrôle tous les accès aux périphériques et aux appareils. Les processus peuvent accéder aux appareils d'E / S via le système d'exploitation, ce qui garantit qu'ils ne s'interfèrent pas les uns avec les autres ou n'accèdent pas aux appareils non autorisés.
* Pilotes de périphérique: Les modules logiciels dédiés gèrent des appareils d'E / S spécifiques, fournissant une interface standardisée pour les processus pour interagir avec eux. Cela simplifie les opérations d'E / S et applique la sécurité en empêchant l'accès direct au matériel.
3. Protection du processeur:
* Instructions privilégiées: Certaines instructions sont désignées comme privilégiées et seul le système d'exploitation peut les exécuter. Cela protège les fonctionnalités fondamentales du système contre la falsification malveillante par les processus utilisateur.
* Gestion des interruptions: Le système d'exploitation gère toutes les interruptions, empêchant les processus non autorisés de prendre le contrôle du système.
4. Autres mécanismes de protection:
* temporisateurs: Ces mécanismes limitent le temps d'exécution de chaque processus, empêchant tout processus de monopoliser le CPU.
* Clés de protection de la mémoire: Ces clés peuvent être utilisées pour restreindre davantage l'accès à des emplacements de mémoire spécifiques, fournissant des couches de sécurité supplémentaires.
Avantages des mécanismes de protection matérielle:
* Sécurité: Protège contre l'accès non autorisé et les attaques malveillantes.
* Intégrité: Assure la fiabilité et la stabilité du système.
* Isolement: Isole les processus les uns des autres, les empêchant d'interférer avec les opérations de l'autre.
* Gestion des ressources: Fournit une gestion efficace des ressources système, comme la mémoire et les appareils d'E / S.
Exemples de mécanismes de protection matérielle:
* architecture x86: Utilise des mécanismes de segmentation, de pagination et de protection de la mémoire pour la sécurité et l'isolement.
* Architecture ARM: Utilise les unités de protection de la mémoire (MPU) pour appliquer les restrictions d'accès à la mémoire.
Les mécanismes de protection matérielle sont fondamentaux pour les systèmes d'exploitation modernes, fournissant un environnement sécurisé et robuste pour les applications et les processus. En tirant parti de ces caractéristiques matérielles, les systèmes d'exploitation protègent efficacement le système et ses ressources contre diverses menaces, contribuant à la stabilité globale et à la fiabilité des systèmes informatiques.
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