段选择符和段描述符的关系

段选择符用来表示指向哪个段描述符，即用来在段描述符中寻址，前13位是地址，能寻0到（2^13）-1，因此段描述符表的大小就是 8192，他还牵扯到一些特权级的限制，后三位；段描述符是用来表示这个段的一些性质的，比如段基址和段长之类的。我们在寻址的时候，一般是从段选择符找 到段描述符，然后从段描述符中取出段基址，加上偏移就形成了我们要访问的地址。

8086中有4个16位的段寄存器：CS、DS、SS、ES，分别用于存放可执行代码的代码段、数据段、堆栈段和其他段的基地址。

在 80386中，有6个16位的段寄存器，但是，这些段寄存器中存放的不再是某个段的基地址，而是某个段的选择符（Selector）。因为16位的寄存器 无法存放32位的段基地址，段基地址只好存放在一个叫做描述符表（Descriptor）的表中。因此，在80386中，我们把段寄存器叫做选择符。下面 给出6个段寄存器的名称和用途：

CS 代码段寄存器

DS 数据段寄存器

SS 堆栈段寄存器

ES、FS及GS 附加数据段寄存器

下面是对选择符和描述符的介绍：（来自：www.kerneltravel.net/kernel-book/%E7%AC%AC%E4%BA%8C%E7%AB%A0%20Linux%E8%BF%90%E8%A1%8C%E7%9A%84%E7%A1%AC%E4%BB%B6%E5%9F%BA%E7%A1%80/2.3.5.htm）

选择符与描述符表寄存器

在实模式下，段寄存器存储的是真实的段地址，在保护模式下，16位的段寄存器无法放下32位的段地址，因此，它们被称为选择符，即段寄存器的作用是用来选择描述符。选择符的结构如图2.16所示：

 

图 2.16选择符的结构

可 以看出，选择符有三个域：第15~3位这13位是索引域，表示的数据为0~8192，用于指向全局描述符表中相应的描述符。第二位为选择域，如果 TI=1，就从局部描述符表中选择相应的描述符，如果TI=0，就从全局描述符表中选择描述符。第1、0位是特权级，表示选择符的特权级，被称为请求者特权级RPL(Requestor Privilege Level)。只有请求者特权级RPL高于(数字低于)或等于相应的描述符特权级DPL，描述符才能被存取，这就可以实现一定程度的保护。

我 们知道，实模式下是直接在段寄存器中放置段基地址，现在则是通过它来存取相应的描述符来获得段基地址和其它信息，这样以来，存取速度会不会变慢呢？为了解 决这个问题，386的每一个段选择符都有一个程序员不可见(也就是说程序员不能直接操纵)的88位（8*8+24）宽的段描述符高速缓冲寄存器与之对应。 无论什么时候改变了段寄存器的内容，只要特权级合理，描述符表中的相应的8字节描述符就会自动从描述符表中取出来，装入高速缓冲寄存器中(还有24位其他 内容)。一旦装入，以后对那个段的访问就都使用高速缓冲寄存器的描述符信息，而不会再重新从表中去取，这就大大加快了执行的时间，如图2.17所示

 

 

 

 

 

 

图 2.17 段描述符高速缓冲寄存器的作用

由于段描述符高速缓冲寄存器的内容只有在重新设置选择符时才被重新装入，所以，当你修改了选择符所选择的描述符后，必须对相应的选择符重新装入，这样，88位描述符高速缓冲寄存器的内容才会发生变化。无论如何，当选择符的值改变时，处理器自动装载不可见部分。

下面讲一下在没有分页操作时，寻址一个存储器操作数的步骤：

1. 在段选择符中装入16位数，同时给出32位地址偏移量(比如在ESI、EDI中等等)

2. 根据段选择符中的索引值、TI及RPL值，再根据相应描述符表寄存器中的段地址和段界限，进行一系列合法性检查(如特权级检查、界限检查)，该段无问题，就取出相应的描述符放入段描述符高速缓冲寄存器中。

4. 将描述符中的32位段基地址和放在ESI、EDI等中的32位有效地址相加，就形成了32位物理地址。

注意：在保护模式下，32位段基地址不必向左移4位，而是直接和偏移量相加形成32位物理地址(只要不溢出)。这样做的好处是：段不必再定位在被16整除的地址上，也不必左移4位再相加。

寻址过程如图 2.18所示。