理解段选择符与段寄存器在IA-32/Linux中的作用

本资源主要讲解了计算机系统基础第六章的内容，涉及段选择符和段寄存器在IA-32/Linux架构中的作用。段寄存器是16位的，如CS（代码段）、SS（栈段）、DS（数据段）、ES、GS和FS，它们用于存放段选择符，其中CS存储程序代码所在的代码段，SS负责栈区，而DS指向全局静态数据区。段选择符的高13位用于索引确定段描述符的位置，低两位RPL（特权级别）决定了访问权限，0表示内核态（最高级，如0环），11表示用户态（最低级，如3环）。 RPL字段在CS寄存器中也表示当前特权级别，它反映了CPU的工作状态。在访问内存时，通过环保护机制，内核和用户程序分别运行在不同的特权级别，如Linux系统中只使用0环（内核）和3环（用户）。 此外，本章节详细讨论了存储系统层次结构，包括主存与CPU的连接和读写操作，如主存模块的连接方式、“装入”和“存储”指令的过程。磁盘存储器、高速缓冲存储器（Cache）和虚拟存储器的概念也被深入解析。Cache的局部性原理和其对程序性能的影响被强调，以及如何通过缓存行映射和页面表查找来实现地址转换。虚拟存储器的实现涉及逻辑地址到虚拟地址空间的映射和物理地址的计算。 对于程序的执行，例如在IA-32/Linux环境中，每个指令的执行都涉及取指（从内存读取指令）、取数（从内存或缓存读取操作数）和存数（将结果写回内存）。栈作为主存的一部分，对于函数调用和局部变量管理至关重要。整个过程中，硬件和操作系统的协同工作确保了内存访问的高效性和安全性。 因此，本资源的核心知识点包括内存访问控制、存储层次结构、指令执行流程中的内存操作以及虚拟内存管理和地址转换等，这些都是理解和设计高效计算机系统的基础。