電腦原理中的GDT與LDT

保護模式下的段寄存器 由 16位的選取器 與 64位的段描述符寄存器 構成
段描述符寄存器： 儲存段描述符
選取器：儲存段描述符的索引

PS：原先實模式下的各個段寄存器作為保護模式下的段選取器，80486中有6個(即CS,SS,DS,ES,FS,GS)80位的段寄存器，同時提供6個段左右機器當前啟動並執行地址空間。由選取器CS對應表示的段仍為程式碼片段，選取器SS對應表示的段仍為堆棧段

 

（1）通用描述元表GDT（Global Descriptor Table）在整個系統中，通用描述元表GDT只有一張(一個處理器對應一個GDT)，GDT可以被放在記憶體的任何位置，但CPU必須知道GDT的入口，也就是基地址放在哪裡，Intel的設計者門提供了一個寄存器GDTR用來存放GDT的入口地址，程式員將GDT設定在記憶體中某個位置之後，可以通過LGDT指令將GDT的入口地址裝入此積存器，從此以後，CPU就根據此寄存器中的內容作為GDT的入口來訪問GDT了。GDTR中存放的是GDT在記憶體中的基地址和其表長界限。

（2）段選擇子（Selector）由GDTR訪問通用描述元表是通過“段選擇子”（實模式下的段寄存器）來完成的，三①步。段選擇子是一個16位的寄存器（同實模式下的段寄存器相同）四

 

段選擇子包括三部分：描述符索引（index）、TI、請求特權級（RPL）。他的index（描述符索引）部分表示所需要的段的描述符在描述符表的位置，由這個位置再根據在GDTR中儲存的描述符表基址就可以找到相應的描述符（三①步）。然後用描述符表中的段基址加上邏輯地址（SEL:OFFSET）的OFFSET就可以轉換成線性地址（三②步），段選擇子中的TI值只有一位0或1，0代表選擇子是在GDT選擇，1代表選擇子是在LDT選擇。請求特權級（RPL）則代表選擇子的特權級，共有4個特權級（0級、1級、2級、3級）。

關於特權級的說明：任務中的每一個段都有一個特定的層級。每當一個程式試圖訪問某一個段時，就將該程式所擁有的特權級與要訪問的特權級進行比較，以決定能否訪問該段。系統約定，CPU只能訪問同一特權級或層級較低特權級的段。

例如給出邏輯地址：21h:12345678h轉換為線性地址
a. 選擇子SEL=21h=0000000000100 0 01b 他代表的意思是：選擇子的index=4即100b選擇GDT中的第4個描述符；TI=0代表選擇子是在GDT選擇；左後的01b代表特權級RPL=1
b. OFFSET=12345678h若此時GDT第四個描述符中描述的段基址（Base）為11111111h，則線性地址=11111111h+12345678h=23456789h

（3）局部描述符表LDT（Local Descriptor Table）局部描述符表可以有若干張，每個任務可以有一張。我們可以這樣理解GDT和LDT：GDT為一級描述符表，LDT為二級描述符表。

LDT和GDT從本質上說是相同的，只是LDT嵌套在GDT之中。LDTR記錄局部描述符表的起始位置，與GDTR不同LDTR的內容是一個段選擇子。由於LDT本身同樣是一段記憶體，也是一個段，所以它也有個描述符描述它，這個描述符就儲存在GDT中，對應這個表述符也會有一個選擇子，LDTR裝載的就是這樣一個選擇子。LDTR可以在程式中隨時改變，通過使用lldt指令。如，如果裝載的是Selector 2則LDTR指向的是表LDT2。舉個例子：如果我們想在表LDT2中選擇第三個描述符所描述的段的地址12345678h。
1. 首先需要裝載LDTR使它指向LDT2 使用指令lldt將Select2裝載到LDTR
2. 通過邏輯地址（SEL:OFFSET）訪問時SEL的index=3代表選擇第三個描述符；TI=1代表選擇子是在LDT選擇，此時LDTR指向的是LDT2,所以是在LDT2中選擇，此時的SEL值為1Ch(二進位為11 1 00b)。OFFSET=12345678h。邏輯地址為1C:12345678h
3. 由SEL選擇出描述符，由描述符中的基址（Base）加上OFFSET可得到線性地址，例如基址是11111111h，則線性地址=11111111h+12345678h=23456789h
4. 此時若再想訪問LDT1中的第三個描述符，只要使用lldt指令將選擇子Selector 1裝入再執行2、3兩步就可以了（因為此時LDTR又指向了LDT1）
由於每個進程都有自己的一套程式段、資料區段、堆棧段，有了局部描述符表則可以將每個進程的程式段、資料區段、堆棧段封裝在一起，只要改變LDTR就可以實現對不同進程的段進行訪問。

 

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段描述符：

 

 

P,present位,1表示所描述的段存在(有效),為0表示所描述的段無效,使用該描述符會引起異常 
DPL,Descriptor privilege,描述符特權層級,說明所描述段的特權層級 
DT,描述符類型位,1說明當前描述符為儲存段描述符,0為系統描述符或門描述符. 

TYPE: 
位0:A(accessed)位,表明描述符是否已被訪問;把選擇子裝入段寄存器時,該位被標記為1 
位3:E(EXECUTABLE?)位,0說明所描述段為資料區段;1為可執行段(程式碼片段) 

當為資料區段時, 
   位1為W位,說明該資料區段是否可寫(0隻讀,1可寫) 
   位2為ED位,說明該段的擴充方向(0向高位擴充,1向低位擴充) 
當為可執行段是, 
   位1為R位,說明該執行段是否可讀(0隻執行,1可讀) 
   位2為C位,0說明該段不是一致碼段(普通程式碼片段),1為一致碼段 

G為粒度位,0說明LIMIT粒度為位元組,1為4K位元組. 

D位: 
   1.在可執行段中,D為1,表示使用32位地址,32/8位運算元;為0表示使用16位地址,16/8位運算元 
   2.在由SS定址的段描述符(堆棧段?)中,D為1表示隱含操作(如PUSH/POP)使用ESP為堆棧指標,/
     為0使用SP(隱含操作:未明確定義段屬性類型USE16/USE32?66H,67H?) 
   3.在向低擴充的儲存段中,D為1,表示段的上限為4G;為0上限為64K
 
儲存段描述符的結構表示:

 

 

分段管理可以把虛擬位址轉換成線性地址，而分頁管理可以進一步將線性地址轉換成物理地址。當CR0中的PG位置1時，啟動分頁管理功能，為0時，這禁止啟動分頁管理功能，並且把線性地址作物理地址使用。

虛擬位址轉為線性地址：

線性地址= 段基指 + 位移地址

 

32位線性地址轉為物理地址：
32位分為:
頁目錄索引：占最高10位，指示頁目錄表中第幾個頁表描述符
頁表索引：佔12位到21位，也是10位。指示這頁表中第幾個頁描述符
頁描述符：線性地址的低12位為頁內位移量。