作業系統 GDT(全域性描述符)

2021-10-02 07:20:27 字數 1455 閱讀 1177

要理解gdt,先要理解什麼是實模式,什麼是保護模式。

我們知道,intel的8086是乙個16位的cpu,定址使用《段暫存器 :偏移位址》的方式來定址,8086有20根位址線,但是暫存器是16位的,怎樣才能定址1mb呢,很簡單,就是將段暫存器左移4位,然後加上偏移位址,即可得出20位的實體地址,此位址就可以直接定址1mb了,但是8086裡面沒有記憶體保護機制,這樣乙個程式就可以修改任意記憶體的值了,現代作業系統顯然不允許這樣做,如果乙個程式可以修改任意記憶體空間的值,那隨便乙個程式就把系統搞宕機了,然後出現了80286,80286位址線有24根,可以定址16mb,並且有記憶體保護機制,我今天要說的是80386以及後來出現的x86系列,80386位址線有32根,可以定址4gb的記憶體,那是不是就可以不用段暫存器了呢,intel為了向下相容,保留了這些段暫存器,那這些段暫存器用來幹嘛呢?在保護模式下,它用來儲存乙個索引,這個索引值就是gdt/ldt相對於gdtr的位置,80386啟動時處於實模式下,定址還是採用段暫存器左移4位加上偏移值來實現,定址能力還是1mb,啟動時,cs:ip=0xf000:0xfff0,計算得出實體地址為0xffff0,這個位址是存放bios程式的位址。進入保護模式是通過設定某乙個暫存器來實現的,進入保護模式之後,段暫存器還是16位的,不能表示32位的段位址,所以段暫存器的意義就發生了變化。

以乙個設計者的角度來講,我要定址記憶體某乙個位址,首先要給出實體地址對吧,並且還要用上段暫存器,那麼這個實體地址如何來呢,我給出乙個16位的段暫存器值,和乙個偏移值,如0x0012:0x00000000,那麼0x0012就是乙個段選擇符(選擇子),如下圖所示:

進入保護模式之後,cpu不會將它左移4位加上偏移值形成實體地址了,cpu先檢視0x0012的資訊,第0,1位是特權級,第2位表示gdt還是ldt,第3-15位就表示描述符在描述符表中的第幾個,0x0012=0000_0000_0001_0010,表示特權級2級,gdt,索引號為2,然後cpu就會到記憶體的某乙個位址出開始找到索引號為2的描述符,這個描述符裡面就儲存了32位的位址,然後將這個位址加上給出的偏移位址0x00000000得出實體地址(如果沒有分頁的話),那麼問題來了,cpu到哪個位置查詢描述符呢,所以就有乙個暫存器gdtr儲存了gdt的首位址,後面就跟著以8個位元組為單位的段描述符,乙個8位元組表示乙個段,這8個位元組表示了這個段的基位址,屬性,大小,許可權等資訊,這8個位元組如下圖所示,那麼要進入保護模式,就要先設定好gdt表和gdtr暫存器的值了,不然進入保護模式直接就會出錯。

所以總結一下,進入保護模式下後cpu的定址方式用下圖來描述:

參考書籍:orange』s:乙個作業系統的實現,建議看一下

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