Intel80x86内存寻址

Intel80x86内存寻址

一、内存地址

地址分为三种：

逻辑地址

使用这种地址指定一个操作数或一条指令的地址，由16位的段(segment)和32位的偏移量(offset)组成

线性地址

32位无符号整型，最高可表示4GB地址，通常用16进制数字表示，值的范围从0x00000000到0xffffffff。

物理地址

用于芯片级内存单元寻址，由32位无符号整数表示

CPU通过分段单元把一个逻辑地址转换为线性地址，接着，分页单元把线性地址转换为物理地址

二、硬件分段单元

从80386开始，Intel处理器能执行两种不同的地址转换模式，为实模式和保护模式。保留实模式是要与早期的CPU保持兼容。下面重点讨论保护模式。

1、段选择符

一个逻辑地址分为段选择符和指定段内相对地址的偏移量，段选择符是一个16位的域，指明段描述符的位置。



s表示段号，g表示在GDT还是LDT中，p表示保护信息。

GDT和LDT中表项个数最多是2的13次方，即8192项。偏移量是32位长的域。为了快速找到段选择符，处理器设置6个段寄存器，cs,ss,ds,es,fs,gs，允许同时访问6个段。

2、段描述符

每个段由8个字节的段描述符表示，它描述了段的特征，显然寄存器存储不了太多的描述符，因此，这些描述符被存放在内存中，包括全局描述符表（GDT）和局部描述符表(LDT)。通常系统中只有一个GDT，而每一个进程可以有自己的LDT，GDT的地址放在gdtr中，LDT地址放在ldtr中。Intel处理器提供了一组非编程的寄存器，供6个可编程的段寄存器使用。每一个非编程的寄存器含有8个字节的描述符，由相应的段寄存器中的段选择符所指定。每当一个段选择符被装入段寄存器，相应的段描述符就被装入对应的寄存器中。



段描述符格式，具体的含义可查官方文档



由于一个段描述符是8个字节长，它在GDT或LDT中的地址可由段选择符的高13位乘8加上gdtr中的基址得出。GDT的第一项总是为0，这样可以保证段选择符为空的逻辑地址被认为是无效的。

3、逻辑地址到线性地址转换

转换步骤如下：



1、确定段表在GDT中还是LDT中

2、由段选择符的索引域计算出段描述符的地址，即索引域值乘8加gdtr或ldtr的值。

3、把逻辑地址的偏移量和描述符基地址域的值相加，就得到了线性地址。

由于寄存器的存在，只有当段寄存器的内容被改变时才需要执行前两步操作。

未完待更。。。