深入理解x86汇编:全局描述符表与保护模式探索
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更新于2024-08-07
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"全局描述符表-通过例子学rust"
这篇资料主要讲述了x86架构处理器在保护模式下如何使用全局描述符表(Global Descriptor Table, GDT)来管理和访问内存。GDT是一种重要的机制,它在操作系统设计中扮演着关键角色,确保了程序的安全性和稳定性。
在保护模式下,x86处理器不再像实模式那样直接访问物理内存,而是通过逻辑段和段内偏移地址来实现。每个段都有一组描述符,存储在全局描述符表中,这些描述符包含了段的起始地址、大小以及访问权限等信息。这样,处理器在执行指令时会先检查GDT中的描述符,确保对内存的访问符合预设的规则,防止非法访问和越界操作。
全球描述符表由一系列描述符组成,每个描述符通常包括以下字段:
1. 基地址:段在内存中的起始位置。
2. 限制(界限):指示段的大小,用于防止越界访问。
3. 访问权限:定义了哪些操作(如读、写、执行)可以在这个段上进行,以及是否允许特权级别较低的代码访问。
4. 描述符类型:区分数据段、代码段、任务状态段等。
5. 保护模式下的其他属性,例如方向标志、扩展度(16位、32位或64位)、粒度(按字节或页单位)等。
在实际操作中,程序员或操作系统开发者需要初始化GDT,设置好每个段的描述符,然后通过`lgdt`指令加载GDT的基地址和大小到处理器的相应寄存器,使处理器开始使用这个表。之后,处理器的段选择子(segment selector)就会引用GDT中的某个描述符,从而确定实际的内存地址。
这段描述出自《x86汇编语言:从实模式到保护模式》一书,该书以开源的NASM汇编语言编译器和VirtualBox虚拟机为工具,详细讲解了Intel处理器的指令系统和工作模式。书中不仅涵盖了16位实模式和32位保护模式,还涉及了64位工作模式、多处理器管理等高级主题,适合对计算机底层工作原理感兴趣的读者学习。通过实例教学,读者可以学习如何直接控制硬件,而不依赖于操作系统或其他软件支持。
全局描述符表是x86保护模式下实现内存管理和访问控制的核心组件,它为多任务操作系统提供了必要的安全和隔离机制。理解和掌握GDT对于深入理解操作系统设计和编写低级程序至关重要。
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赵guo栋
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