Ошибка на шине (Операционные Системы)

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 17:22, 21 мая 2019.

Ошибка на шине (bus error)- это ошибка, которая была вызвана аппаратным обеспечением, уведомляющим операционную систему о том , что процесс пытается получить доступ к памяти, которую процессор не может физически адресовать из-за того, что у адресной шины недопустимый адрес, а следовательно, и имя. В современном использовании на большинстве архитектур они встречаются гораздо реже , чем ошибки сегментации, которые возникают в основном из-за нарушений доступа к памяти: проблем с логическим адресом или разрешениями. На платформах, совместимых с портативным интерфейсом операционной системы( POSIX), ошибки шины обычно приводят к тому, что сигнал SIGBUS, который сигнализирует об ошибке шины, при обращении к физической памяти, передается процессу, который вызвал ошибку. SIGBUS также может быть вызван любой общей неисправностью устройства, которую обнаруживает компьютер, хотя ошибка шины редко означает, что компьютерное оборудование физически сломано, в основном это вызвано ошибкой в программном обеспечении.

Причины возникновения

Существует 4 основных причины возникновения данной ошибки. Рассмотрим каждую из них.

Недействующий адрес

Программное обеспечение указывает процессору на чтение или запись определенного адреса физической памяти . Соответственно, центральный процессор устанавливает этот физический адрес на своей адресной шине и запрашивает все другое оборудование, подключенное к нему, чтобы ответить с результатами, если они отвечают за этот конкретный адрес. Если никакое другое оборудование не отвечает, центральный процессор вызывает исключение, указывающее, что запрошенный физический адрес не распознан всей компьютерной системой. Состоит отметить, что это касается только физических адресов памяти. Попытка доступа к неопределенному адресу виртуальной памяти обычно считается ошибкой сегментации, а не ошибкой шины, хотя если блок управления памятью (MMU) является отдельным, процессор не может определить разницу.

Несогласованный доступ

В основном центральные процессоры (CPU) являются байт-адресуемыми, где каждый уникальный адрес памяти ссылается на 8-битный байт . Большинство из них могут получить доступ к отдельным байтам из каждого адреса памяти, но они, как правило, не могут получить доступ к более крупным блокам (16 бит, 32 бит, 64 бит и т. д.) без "выравнивания" структуры данных этих блоков к определенной границе. К примеру, если многобайтовый доступ должен быть 16-битным, адреса (заданные в байтах) в 0, 2, 4, 6 и так далее будут считаться выровненными и, следовательно, доступными, в то время как адреса 1, 3, 5 и так далее будут считаться не выровненными. Аналогично, если многобайтовый доступ должен быть 32-разрядным, адреса 0, 4, 8, 12 и так далее будут считаться выровненными и, следовательно, доступными, а все промежуточные адреса будут считаться не выровненными. Попытка получить доступ к блоку размером больше байта по не выровненному адресу может привести к ошибке шины. Некоторые системы могут быть смешанные в зависимости от используемой архитектуры. Например, для аппаратного обеспечения, основанного на мэйнфрейме IBM System/360 , включая IBM System z, Fujitsu B8000, RCA Spectra и UNIVAC Series 90 , инструкции должны находиться на 16-разрядной границе, то есть адреса выполнения должны начинаться с четного байта. Попытка ветвления на нечетный адрес приводит к исключению спецификации. Данные, однако, могут быть извлечены из любого адреса в памяти, и могут быть размером от одного байта или больше, в зависимости от инструкции. Процессоры, как правило, получают доступ к данным на всей ширине своей шины данных в любое время. Система связи , которая передает данные между компонентами внутри компьютера или между компьютерами.Шина это система связи , которая передает данные между компонентами внутри компьютера или между компьютерами. Чтобы обратиться к байтам, они обращаются к памяти на всей ширине своей шины данных, затем маскируют и сдвигают для обращения к отдельному байту. Системы терпят этот неэффективный алгоритм, так как он является неотъемлемой особенностью большинства программ, особенно обработки строк. В отличие от байтов, большие блоки могут охватывать два выровненных адреса и, таким образом, требуют более одной выборки на шине данных. Процессоры могут поддерживать эту функцию, но эта функциональность редко требуется непосредственно в машинном коде уровень, таким образом, проектировщики центрального процессора обычно избегают его реализации и вместо этого выдают ошибки шины для не выровненного доступа к памяти.

Ошибка страницы

Такие ОС как,FreeBSD, Linux и Solaris могут сигнализировать об ошибке шины, когда страницы виртуальной памяти не могут быть выгружены, например, потому, что она исчезла (например, доступ к файлу с отображением памяти или выполнение двоичного образа, который был усечен во время работы программы), или потому, что только что созданный файл с отображением памяти не может быть физически выделен, потому что диск заполнен.

Несуществующий сегмент(x86)

На x86(емейство архитектур наборов команд,основанных на микропроцессоре Intel 8086 ) существует старый механизм управления памятью, известный как сегментация. Если приложение загружает регистр сегмента с селектором несуществующего сегмента , генерируется исключение. Некоторые ОС использовали это для подкачки, но под Linux это генерирует SIGBUS.

Источники

  1. https://stackoverflow.com/questions/212466/what-is-a-bus-error
  2. https://www.geeksforgeeks.org/segmentation-fault-sigsegv-vs-bus-error-sigbus/
  3. https://studfiles.net/preview/307512/page:15/