保护模式下的分段内存寻址

段选择符（[b]段寄存器中的值）[/b]

32位汇编中16位段寄存器(CS、DS、ES、SS、FS、GS)中不再存放段基址，而是段描述符在段描述符表中的索引值，D3-D15位是索引值，D0-D1位是请求特权级(RPL)用于特权检查，D2位是描述符表引用指示位TI，TI=0指 示从全局描述表GDT中读取描述符，TI=1指示从局部描述符中LDT中读取描述符。这些信息总称段选择符(段选择子).



关于特权级的说明：任务中的每一个段都有一个特定的级别。每当一个程序试图访问某一个段时，就将该程序所拥有的特权级与要访问的特权级进行比较，以决定能否访问该段。系统约定，CPU只能访问同一特权级或级别较低特权级的段。

 

段描述符

占8个字节64位，每一个段都有一个对应的描述符。根据描述符所描述的对象不同，描述符可分为三类：储存段描述符，系统段描述符，门描述符(控制描述 符)。在描述符中定义了段的基址，限长和访问内型等属性。其中基址给出该段的基础地址，用于形成线性地址；限长说明该段的长度，用于存储空间保护；段属性 说明该段的访问权限、该段当前在内存中的存在性，以及该段所在的特权级。

以下是描述符表中的一项描述符的定义：



  

段描述符表

IA-32处理器把所有段描述符按顺序组织成线性表 放在内存中，称为段描述符表。分为三类：全局描述符表GDT，局部描述符表LDT和中断描述符表IDT。GDT和IDT在整个系统中只有一张，而每个任务 都有自己私有的一张局部描述符表LDT，用于记录本任务中涉及的各个代码段、数据段和堆栈段以及本任务的使用的门描述符。GDT包含系统使用的代码段、数 据段、堆栈段和特殊数据段描述符，以及所有任务局部描述符表LDT的描述符。

 

全局描述符表GDT

全局描述符表GDT（Global Descriptor Table）：在整个系统中，全局描述符表GDT只有一张(一个处理器对应一个GDT)，GDT可以被放在内存的任何位置，但CPU必须知道GDT的入口，也就是基地址放在哪里，Intel的设计者门提供了一个寄存器GDTR用来存放GDT的入口地址，程序员将GDT设定在内存中某个位置之后，可以通过LGDT指令将GDT的入口地址装入此寄存器，从此以后，CPU就根据此寄存器中的内容作为GDT的入口来访问GDT了。GDTR中存放的是GDT在内存中的基地址和其表长界限。

注意：GDT的第一项总为空，且称为空段描述符，指向GDT中该描述符的选择器被称为空选择器。 

 

GDTR全局描述符表寄存器

48位，高32位存放GDT基址，低16为存放GDT限长。



 

 

局部描述符表LDT

局部描述符表LDT（Local Descriptor Table）：局部描述符表可以有若干张，每个任务可以有一张。

 

LDTR局部描述符表寄存器

LDTR寄存器保存了16位段选择符、32位基地址、16位段界限和LDT描述符属性。基地址是指LDT的0字节的线性地址。

LLDT指令：装载LDTR寄存器中的段选择符（16位）那部分。

SLDT指令：保存LDTR寄存器中的段选择符（16位）那部分。

16位段选择符中，高13位存放LDT在GDT中的索引值。

 

保护模式下分段内存寻址

IA-32处理器仍然可以使用xxxx：yyyyyyyy（段选择器：偏移量）样式的逻辑地址来表示一个线性地址。那么CPU是如何将这样的一个逻辑地址转换成一个线性地址呢？首先，要获取逻辑地址所在段的基地址。那么要怎样才能得到段的基址呢？在上面说明中我们知道，要得到段的基址首先通过段选择符xxxx中TI位指定的段描述符所在位置： 当 TI=0时表示段描述符在GDT中，如下图所示：① 先从GDTR寄存器中获得GDT基址。② 然后再GDT中以段选择符高13位位置索引值得到段描述符。③
段描述符符包含段的基址、限长、优先级等各种属性，这就得到了段的起始地址（基址），再以基址加上偏移地址yyyyyyyy才得到最后的线性地址。



当TI=1时表示段描述符在LDT中，如下图所示：① 还是先从GDTR寄存器中获得GDT基址。② 从LDTR寄存器中获取LDT所在段的位置索引(LDTR高13位)。③ 以这个位置索引在GDT中得到LDT段描述符从而得到LDT段基址。④ 用段选择符高13位位置索引值从LDT段中得到段描述符。⑤ 段描述符符包含段的基址、限长、优先级等各种属性，这就得到了段的起始地址（基址），再以基址加上偏移地址yyyyyyyy才得到最后的线性地址。



 

例子：

给出逻辑地址：21h:12345678h，将其转换为线性地址

a. 选择子SEL=21h=0000000000100 0 01b 他代表的意思是：选择子的index=4即100b，选择GDT中的第4个描述符；TI=0代表选择子是在GDT选择；左后的01b代表特权级RPL=1

b. OFFSET=12345678h，若此时GDT第四个描述符中描述的段基址（Base）为11111111h，则线性地址=11111111h+12345678h=23456789h

 

参考连接：

http://ju.outofmemory.cn/entry/111444

http://blog.csdn.net/billpig/article/details/5833980