实模式与保护模式解析:选择子、描述符和内存管理
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更新于2024-08-05
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"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。
2022-07-13 上传
2022-07-14 上传
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2024-05-21 上传
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2023-03-09 上传
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