实模式与保护模式解析：选择子、描述符和内存管理

"这篇资料主要讨论了计算机操作系统中的内存管理模式，包括实模式和保护模式，以及与之相关的概念，如选择子、描述符、全局描述符表（GDT）和局部描述符表（LDT）。" 在计算机系统中，内存管理是至关重要的，尤其是在多任务环境中。以下是详细的知识点解释： 1. 实模式与保护模式： - 实模式是早期的8088CPU运行的模式，其中物理地址是通过段基址和段偏移量直接计算得出的。在这种模式下，没有内存访问保护，任何人都可以直接访问任何内存位置，且不支持多任务，因为所有程序都共享相同的内存空间。 - 保护模式则引入了地址转换机制，通过段和页的映射来保护内存，确保进程只能访问分配给它的内存区域。在80286和80386处理器中，保护模式通过段式和页式内存管理实现了现代操作系统的功能。 2. 选择子： - 选择子是16位的数据，存储在段寄存器中，用于指示段描述符在描述符表中的位置。 - 其中低2位是请求特权级（RPL），决定了访问权限等级。 - 第3位TI标识选择子是指向全局描述符表（GDT）还是局部描述符表（LDT）。 - 高13位是描述符表的索引，用于查找特定的段描述符。 3. 描述符： - 段描述符是存储在GDT或LDT中的表项，包含了段的基地址、界限、以及段的属性信息（如是否为数据段、代码段等）。 - 在保护模式下，段寄存器中的选择子用于定位相应的段描述符，从而确定要访问的内存段。 4. GDT（全局描述符表）与LDT（局部描述符表）： - GDT是系统级别的描述符表，可供所有进程共享，包含了全局可用的段描述符。 - LDT是每个进程私有的描述符表，用于存储进程特有的段描述符，例如代码段、数据段等。 在保护模式下，这些机制确保了内存的安全性和多任务环境的稳定性。CPU通过GDT和LDT进行地址转换，检查权限，并限制了不同特权级别的进程对内存的访问，这是现代操作系统实现内存管理和安全性的重要基础。