分段机制

• 实模式下的分段机制
• 保护模式下的分段机制
• 参考资料

实模式下的分段机制

也就是8086的16位模式，16位的段寄存器左移4位（变为20位大小）作为段基址，再加上相应的段偏移值就得到了最终的地址。

比如对于代码段（code segment），计算%cs<<4+%ip就是当前实际要寻址的代码地址。

保护模式下的分段机制

这时，段寄存器的值并不是直接作为段偏移，而是分为了三部分：

• 索引（Index）：在描述符表中的下标值，最多\(2^{13}=8192\)个描述符。
• 表指示位（Table Indicator）：表示该访问哪一个描述符表，0表示全局描述符表（GDT），1表示局部描述符表（LDT）。
• 要求的特权级（Requested Previlege Level）：0表示内核态，3表示用户态。

段描述符一共64bit，其中包括32位的段基地址，20位的段大小，段的类型等。

• Base：段基址。
• Limit：段限长。
• G：段限长的颗粒度，为0表示1B，段限长最大1MB，1表示4KB，段限长最大4GB。
• D/B：0表示16位模式，1为32位模式。代码段为0则使用寄存器%ip，为1使用%eip。栈段为0使用寄存器%sp，为1使用%esp。
• L：是否为64位代码段。
• AVL：系统软件可用位。
• P：存在位，如果这一位为0，则此描述符为非法的，不能被用来实现地址转换。如果一个非法描述符被加载进一个段寄存器，处理器会立即产生异常。
• DPL：段特权级。
• S：为0表示为系统段，为1表示为普通段。

当S为0时，记录的是系统段，具体类型由type的值确定。

系统段类型	type值	说明
未定义	0000	保留
可用的80286TSS	0001	仅限80286，任务状态段
LDT	0010	局部描述符表
忙碌的80286TSS	0011	仅限80286
80286调用门	0100	仅限80286
任务门	0101
80286中断门	0110	仅限80286
80286陷阱门	0111	仅限80286
未定义	1000	保留
可用的80386TSS	1001	386以上的CPU的任务状态段
未定义	1010	保留
忙碌的80386TSS	1011
80386调用门	1100	386以上CPU的调用门
未定义	1101	保留
中断门	1110	386以上CPU的中断门
陷阱门	1111	386以上CPU的陷阱门

当S为1时，记录的是数据段或者代码段，对于数据段和代码段type的值每一位有不同的含意。

代码段如下，type的值由高到低每一位分别为XCRA。

X	C	R	A	说明
1	0	0	*	可执行代码段
1	1	0	*	可执行，一致代码段
1	0	1	*	可执行，可读代码段
1	1	1	*	可执行，可读，一致代码段

数据段如下，type的值由高到低每一位分别为XEWA。

X	E	W	A	说明
0	0	0	*	只读数据段
0	1	0	*	只读，向低地址扩展的数据段
0	0	1	*	可读写数据段
0	1	1	*	可读写，向低地址扩展的数据段

参考资料

• IA-32保护模式下的内存管理-分段