Режим системного управления SMM

Режим системного управления SMM (system management mode) такого же уровня, как защищенный, реальный и виртуальный режимы работы, но он предусматривается для функционирования в качестве менеджера. Режим SMM не предназначен для использования его как приложения или элемента системного уровня. Он предназначен для системных функций высокого уровня, таких как управление режимом электропитания и обеспечение безопасности, которые большинство микропроцессоров Pentium используют во время работы.

Доступ к режиму SMM осуществляется с помощью нового внешнего аппаратного прерывания, сигнал запроса которого подается на вывод SMI (system management interrupt) микропроцессора Pentium. При активизации этого прерывания процессор сохраняет свой контекст — содержимое почти всех своих регистров — в специальной памяти, называемой ОЗУ системного управления, или SMRAM (system management RAM), и начинает выполнять программное обеспечение, расположенное в этой же области памяти. Сигнал SMI для процессора является запросом прерывания с наи­высшим приоритетом. Вызываемое им прерывание запрещает все прерывания, которые обычно обрабатываются приложениями пользователя и операционной системой. Возврат из SMM-прерывания осуществляется с помощью новой команды rsm, которая помещается в конце обработчика прерывания и предназначена для восстановления контекста процессора из памяти SMRAM и возвращения в режим работы программы в точке прерывания.

SMM-прерывание обращается к программному обеспечению, первоначально размещенному по адресу 38000Н, используя следующие значения регистров: CS = 3000Н и EIP = 8000Н. Исходное состояние базового адреса памяти SMRAM может быть программно изменено, используя переход в любую ячейку в пределах 1 Мбайта. Режим работы, аналогичный адресации памяти в реальном режиме, вводится SMM-прерыванием, но он отличается тем, что режим SMM позволяет микропроцессору Pentium интерпретировать систему памяти как однородную систему объемом 4 Гбайта вместо адресации в пределах 1 Мбайта.

SMM-прерывание, кроме выполнения программы, котороя начинается с адреса 38000Н, также записывает состояние микропроцессора Pentium в так называемом дампе записи (dump record). Дамп записи находится в диапазоне адресов 3FFA8H—3FFFFH с резервируемой Intel областью 3FE00H—3FFF7H. Дамп записи позволяет системе, построенной на базе микропроцессора Pentium, вводить режим ожидания (sleep mode) и возобновлять программу в точке прерывания. Такая организация требует подачи питания на память SMRAM в период ожидания. Многие компактные компьютеры типа laptop имеют отдельную батарейку для питания памяти SMRAM на протяжении нескольких часов в режиме ожидания. В табл. 6.2 перечисляется содержимое дампа записи.

Авторестарт инструкции halt (halt auto restart) и рестарт ловушки ввода-вывода (I/O trap restarts) используются в режиме SMM при активизации команды rsm. Эти данные позволяют команде rsm вернуться к инструкции останова halt или инструкции ввода-вывода. Если инструкция останова или инструкция ввода-вывода не действуют с вводом режима SMM, тогда команда rsm перезагружает состояние машины из дампа записи и возвращает процессор в точку прерывания.

Таблица 6.2.

Содержимое дампа записи для режима SMM микропроцессора Pentium

Примечание: Смещения адреса первоначально располагаются относительно базового адреса 00003000Н.

Режим SMM может использоваться системой перед тем, как разместить операционную систему в памяти. Он также может использоваться периодически для управления системой при условии не использования области памяти 38000Н—3FFFFH под программное обеспечение. Если система перемещает память SMRAM перед стандарт­ной загрузкой операционной системы, то ее можно использовать дополнительно со стандартной системой памяти.

Базовый адрес памяти SMRAM режима SMM изменяется посредством замены значения в регистре базового адреса состояния дампа (ячейки 3FEF8H—3F3FBH) после первого SMM-прерывания. При выполнении команды rsm, которая обратно передает управление прерванной системе, новое значение из этих ячеек изменяет базовый адрес SMM-прерывания для всего последующего использования. Например, если базовый адрес содержимого дампа изменяется на 000Е8000Н, то все последующие SMM-прерывания микропроцессора Pentium будут использовать ячейки Е8000Н— EFFFFH для дампа записи. Эти адреса совместимы с DOS и Windows.