關(guān)于80x86處理器保護(hù)模式下存儲(chǔ)段描述符屬性中類型小結(jié)

*1.存儲(chǔ)段描述符

80x86存儲(chǔ)段描述符(共8字節(jié))

                          (圖1)

屬性字段（第5，6字節(jié)）

我們先來(lái)看看這8個(gè)字節(jié)中我感覺(jué)最復(fù)雜的TYPE這四位標(biāo)志吧，然后在看看其他的位

第五字節(jié)低四位為描述符的類型描述，下面主要將這四位單獨(dú)抽出進(jìn)行說(shuō)明:

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|      |       |     |     |

| 3   | 2    | 1 | 0 |

| E   |       |     | A |

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(1)位0指示描述符是否被訪問(wèn)過(guò)(Accessed)，用符號(hào)A標(biāo)記。A=0表示尚未被訪問(wèn)，A=1 表示段已被訪問(wèn)。當(dāng)把描述符的相應(yīng)選擇子裝入到段寄存器時(shí)，80386把該位置為1，表明描述符已被訪問(wèn)。操作系統(tǒng)可測(cè)試訪問(wèn)位，已確定描述符是否被訪問(wèn)過(guò)

(2)位3指示所描述的段是代碼段還是數(shù)據(jù)段，用符號(hào)E標(biāo)記。E=0表示段為數(shù)據(jù)段，相應(yīng)的描述符也就是數(shù)據(jù)段(包括堆棧段)描述符。數(shù)據(jù)段是不可執(zhí)行的，但總是可讀的。 E=1表示段是可執(zhí)行段，即代碼段，相應(yīng)的描述符就是代碼段描述符。代碼段總是不可寫(xiě)的，若需要對(duì)代碼段進(jìn)行寫(xiě)入操作，則必須使用別名技術(shù)，即用一個(gè)可寫(xiě)的數(shù)據(jù)段描述符來(lái)描述該代碼段，然后對(duì)此數(shù)據(jù)段進(jìn)行寫(xiě)入。

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|      |       |     |     |

| 3   | 2    | 1 | 0 |

| E=0 | ED   | W |  A |

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(3)在數(shù)據(jù)段描述符中(E=0的情況, ，如上圖所示)，TYPE中的位1指示所描述的數(shù)據(jù)段是否可寫(xiě)，用W標(biāo)記。 W=0表示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)段不可寫(xiě)。反之，W=1表示數(shù)據(jù)段是可寫(xiě)的。注意，數(shù)據(jù)段總是可讀的。

TYPE中的位2是ED位，指示所描述的數(shù)據(jù)段的擴(kuò)展方向。ED=0表示數(shù)據(jù)段向高端擴(kuò)展，也即段內(nèi)偏移必須小于等于段界限。ED=1表示數(shù)據(jù)段向低擴(kuò)展，段內(nèi)偏移必須大于段界限。

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|      |       |     |     |

| 3   | 2    | 1 | 0 |

| E=1 | C    | R | A |

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(4)在代碼段描述符中(E=1的情況，如上圖所示)，TYPE中的位1指示所描述的代碼段是否可讀，用符號(hào)R標(biāo)記。R=0表示對(duì)應(yīng)的代碼段不可讀，只能執(zhí)行。R=1表示對(duì)應(yīng)的代碼段可讀可執(zhí)行。注意代碼段總是不可寫(xiě)的，若需要對(duì)代碼段進(jìn)行寫(xiě)入操作，則必須使用別名技術(shù)。

在代碼段中，TYPE中的位2指示所描述的代碼段是否是一致代碼段，用C標(biāo)記。C=0表示對(duì)應(yīng)的代碼段是非一致代碼段(普通代碼段)，C=1表示對(duì)應(yīng)的代碼段是一致代碼段。

小結(jié)：（如下圖）

                                     (圖2)

上面這些我在初學(xué)保護(hù)模式的時(shí)候感覺(jué)很迷惑，所以先拿出來(lái)說(shuō)說(shuō)，下面再看看其他的標(biāo)志位.

一．段基址與段界限

從圖一我們可以看出基地址長(zhǎng)32位，被安排在2，3，4，7字節(jié)中，段界限長(zhǎng)20位，被安排在0，1字節(jié)與第6字節(jié)的低4位中。

使用兩個(gè)域存放段基地址和段界限的原因與80286有關(guān)。在80286保護(hù)方式下，段基地址只有24位長(zhǎng)，而段界限只有16位長(zhǎng)。80286存儲(chǔ)段描述符盡管也是8字節(jié)長(zhǎng)，但實(shí)際只使用低 6字節(jié)，高2字節(jié)必須置為0。80386存儲(chǔ)段描述符這樣的安排，可使得80286的存儲(chǔ)段描述符的格式在80386下繼續(xù)有效。

二.

(1)P位稱為存在(Present)位。P=1表示描述符對(duì)地址轉(zhuǎn)換是有效的，或者說(shuō)該描述符所描述的段存在，即在內(nèi)存中；P=0表示描述符對(duì)地址轉(zhuǎn)換無(wú)效，即該段不存在。使用該描述符進(jìn)行內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)會(huì)引起異常。

(2)DPL表示描述符特權(quán)級(jí)(Descriptor Privilege level)，共2位。它規(guī)定了所描述段的特權(quán)級(jí)，用于特權(quán)檢查，以決定對(duì)該段能否訪問(wèn)

(3)DT位說(shuō)明描述符的類型。對(duì)于存儲(chǔ)段描述符而言，DT=1，以區(qū)別與系統(tǒng)段描述符和門描述符(DT=0)。

(4)TYPE標(biāo)志，即開(kāi)篇講得那堆。

(5)G為就是段界限粒度(Granularity)位。G=0表示界限粒度為字節(jié)；G=1表示界限粒度為4K 字節(jié)。注意，界限粒度只對(duì)段界限有效，對(duì)段基地址無(wú)效，段基地址總是以字節(jié)為單位。

補(bǔ)充：段界限規(guī)定段的大小。在80386保護(hù)模式下，段界限用20位表示，而且段界限可以是以字節(jié)為單位或以4K字節(jié)為單位。段屬性中有一位對(duì)此進(jìn)行定義，把該位成為粒度位，用符號(hào)G標(biāo)記。G=0表示段界限以字節(jié)位位單位，于是20位的界限可表示的范圍是1字節(jié)至1M字節(jié)，增量為1字節(jié)；G=1表示段界限以4K字節(jié)為單位，于是20位的界限可表示的范圍是4K字節(jié)至4G字節(jié)，增量為4K字節(jié)。當(dāng)段界限以4K字節(jié)為單位時(shí)，實(shí)際的段界限LIMIT可通過(guò)下面的公式從20 位段界限Limit計(jì)算出來(lái)：

LIMIT=limit*4K+0FFFH=(Limit SHL 12)+0FFFH

所以當(dāng)粒度為1時(shí)，段的界限實(shí)際上就擴(kuò)展成32位。由此可見(jiàn)，在80386保護(hù)模式下，段的長(zhǎng)度可大大超過(guò)64K字節(jié)。

 (6)D位是一個(gè)很特殊的位，在描述可執(zhí)行段、向下擴(kuò)展數(shù)據(jù)段或由SS寄存器尋址的段(通常是堆棧段)的三種描述符中的意義各不相同。

在描述可執(zhí)行段的描述符中，D位決定了指令使用的地址及操作數(shù)所默認(rèn)的大小。D=1表示默認(rèn)情況下指令使用32位地址及32位或8位操作數(shù)，這樣的代碼段也稱為32位代碼段；D=0 表示默認(rèn)情況下，使用16位地址及16位或8位操作數(shù)，這樣的代碼段也稱為16位代碼段，它與80286兼容。可以使用地址大小前綴和操作數(shù)大小前綴分別改變默認(rèn)的地址或操作數(shù)的大小。

在向下擴(kuò)展數(shù)據(jù)段的描述符中，D位決定段的上部邊界。D=1表示段的上部界限為4G；D=0表示段的上部界限為64K，這是為了與80286兼容。

在描述由SS寄存器尋址的段描述符中，D位決定隱式的堆棧訪問(wèn)指令(如PUSH和POP指令)使用何種堆棧指針寄存器。D=1表示使用32位堆棧指針寄存器ESP；D=0表示使用16位堆棧指針寄存器SP，這與80286兼容。

(7)AVL位是軟件可利用位。80386對(duì)該位的使用未左規(guī)定，Intel公司也保證今后開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的處理器只要與80386兼容，就不會(huì)對(duì)該位的使用做任何定義或規(guī)定。

三：.存儲(chǔ)段描述符的結(jié)構(gòu)類型表示

; 宏 (注：采用nasm語(yǔ)法）

; 描述符

; usage: Descriptor Base, Limit, Attr

;        Base: dd

;        Limit: dd (low 20 bits available)

;        Attr: dw (lower 4 bits of higher byte are always 0)

%macro Descriptor 3

       dw   %2 & 0FFFFh                            ; 段界限 1                         (2 字節(jié))

       dw   %1 & 0FFFFh                            ; 段基址 1                         (2 字節(jié))

       db    (%1 >> 16) & 0FFh                    ; 段基址 2                         (1 字節(jié))

       dw   ((%2 >> 8) & 0F00h) | (%3 & 0F0FFh)      ; 屬性 1 + 段界限 2 + 屬性 2         (2 字節(jié))

       db    (%1 >> 24) & 0FFh                    ; 段基址 3                         (1 字節(jié))

%endmacro ; 共 8 字節(jié)

*2.系統(tǒng)段描述符

在上面我們講過(guò)對(duì)于存儲(chǔ)段描述符其DT位為1，當(dāng)描述符的DT位為0時(shí)，那么這個(gè)描述符所描述的就是一個(gè)系統(tǒng)段描述符了。

系統(tǒng)段是為了實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)管理機(jī)制所使用的一種特別的段。在80386中，有兩種系統(tǒng)段：任務(wù)狀態(tài)段TSS和局部描述符表LDT段。用于描述系統(tǒng)段的描述符稱為系統(tǒng)段描述符。

系統(tǒng)段描述符與存儲(chǔ)段描述符幾乎一模一樣，但也有一定的差別：

(1)   DT位，DT=1表示存儲(chǔ)段，DT=0表示系統(tǒng)段。

(2)   D位，D位在系統(tǒng)段中不使用。

(3)   與存儲(chǔ)段最不相同的是TYPE段。系統(tǒng)段描述符的類型字段TYPE仍是4位，其其含義與存儲(chǔ)段描述符的類型卻完全不同。只有類型編碼為2、1、3、9和B的描述符才是真正的系統(tǒng)段描述符，它們用于描述系統(tǒng)段LDT和任務(wù)狀態(tài)段TSS，其它類型的描述符是門描述符。具體見(jiàn)下表：

                        圖3

**LDT段描述符

LDT段描述符描述任務(wù)的局部描述符表段。LDT段描述符必須安排在全局描述符表中才有效。在裝載LDTR寄存器時(shí)，描述符中的LDT段基地址和段界限等信息被裝入LDT段描述符高速緩沖寄存器中。

**.任務(wù)狀態(tài)段描述符

任務(wù)狀態(tài)段TSS用于保存任務(wù)的各種狀態(tài)信息。任務(wù)狀態(tài)段描述符描述某個(gè)任務(wù)狀態(tài)段TSS描述符分為286TSS和386TSS兩類。TSS描述符規(guī)定了任務(wù)狀態(tài)段的基地址和任務(wù)狀態(tài)段的大小等信息。在裝載任務(wù)狀態(tài)段寄存器TR時(shí)，描述符中的段基地址和段界限等信息被裝入到TR的高速緩沖寄存器中。在任務(wù)切換或執(zhí)行LTR指令時(shí)，要裝載TR寄存器。

參考：

《80X86匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程》清華大學(xué)出版社 揚(yáng)季文主編

《自己動(dòng)手編寫(xiě)操作系統(tǒng)》 于淵著