Linux内核0.11版段寄存器与页变换解析

"段寄存器-2020年上半年网络安全态势情况综述" 本文主要讨论了计算机处理器中的段寄存器及其在操作系统中的作用，尤其是与Linux系统相关的知识。段寄存器是处理器中用于存储段选择符的寄存器，它们在内存管理和地址变换中扮演着关键角色。 在x86架构的处理器中，每个段寄存器（如CS, SS, DS, ES, FS, GS）都有一个16位的可见部分和一个隐藏部分。可见部分由程序员直接操作，而隐藏部分则由处理器自动处理，包含段的基地址、限长、类型等信息。当一个段寄存器被加载了一个空选择符（通常是0），处理器不会立即异常，但在尝试访问内存时会产生异常，这种特性有助于系统初始化未使用的段寄存器。 段寄存器的加载可以通过直接指令（如MOV, POP等）或隐式指令（如远调用CALL和远跳转JMP）完成。直接加载指令会将16位的选择符放入段寄存器的可见部分，而处理器会自动从全局描述符表(GDT)或局部描述符表(LDT)中提取相应信息填充隐藏部分。 此外，文章还提到了页变换的概念，这是虚拟内存系统的一部分。在地址变换的第二阶段，线性地址会被转换为物理地址。页变换依赖于CR0寄存器的PG比特位，只有当该位被设置时，分页机制才会生效。页框，即物理内存的4KB连续单元，是页变换的目标。线性地址由页目录、页表和页内的偏移值组成，通过这些信息可以间接定位到相应的物理地址。 在Linux内核中，这些概念被用来实现虚拟内存管理和保护机制。尽管这里没有详细讲述Linux内核的具体实现，但可以从《Linux内核完全注释》一书了解到，早期的Linux内核版本（如0.11）就已经包含了核心的工作原理，通过对这些早期版本的研究，可以深入理解Linux内核的运作机制。书中详细注释了内核源代码，帮助读者了解各个组件的功能和相互作用，为深入学习和研究Linux系统提供了基础。 总结起来，段寄存器和页变换是计算机系统内存管理的关键组成部分，它们在Linux内核中被用来实现高效的内存分配和保护，确保系统的稳定性和安全性。通过学习和理解这些概念，开发者可以更好地掌握操作系统的工作原理，以及如何在实际编程中应用这些知识。