long mode 模式下 system/gate descriptor 的疑惑

最新推荐文章于 2025-02-18 20:39:05 发布

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#descriptor #任务 #system #os #x86 #扩展

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本文探讨了32位与64位systemdescriptor的区别，在compatibility与64bit模式下的LDT/TSSdescriptor变化，以及64位gate的应用。强调了64位OS核心运行在64bit模式下并通过特定指令实现TSS环境的建立。

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１、 32 位的 system descriptor 与 64 位的 system descriptor

（１）compatibility 模式下，LDT / TSS descriptor 还是原来的 32 位的 descriptor，与原来 x86 的 LDT / TSS 意义一致。
（２）64 bit 模式下，LDT / TSS descriptor 扩展为 64 位的 descriptor。 descriptor 的 type 被相应改烃。由原来的 32 bit-LDT 改为 64 bit-LDT，available/busy 32bit-TSS 改变 available/busy 64bit-TSS。

　　一个全新 64 位 OS 在开启和激活 long mode 后转入 64 bit 模式，在 64 bit 模式下必须使用 LTR 指令来加载 available 64-TSS 来建立一个 64 位的 TSS 环境。available 64-TSS 加载后，被 processor 置为 busy 64-TSS 且不会再置回为 avalilable 64-TSS。
　　所以，无论是在 compatibility 模式还是在 64 bit 模式，使用的都是 64 位 TSS，但是在 compatibility 模式下 TSS 还是被认为是 32 位的 TSS，其行为如同 x86 下，若在 compatibility 下使用 LTR 指令只能加载 32 位的 TSS。64 bit 下使用 LTR 指令加载的是 64 位的 TSS。在 OS 初始化时，实际上的 TSS 环境是 64 位 TSS。
　　因此，在 compatibility 下实际上还是使用的是 64 位的 TSS 环境。

　　long mode 下不支持 TSS 的任务切换机制，因此，将不支持使用 TSS selector 来 far call 进行任务切换机制。

（３）不能使用 TSS 的任务切换机制，导致了不能加载 LDT 。而 LLDT 指令在 OS 初始化时进行，加载的是 64 位的 LDT。

　　
２、64 位的 gate（call-gate、interrupt-gate 及 trap gate）

　　long mode 下不支持 task gate。在 long mode 模式下，无论是 compatibility 模式还是 64 bit 模式，所有的 gate 都是 64 位的。gate 指向的 code segment 必须是 64 位的 code segment（L = 1 & D = 0）。
　　在 compatibility 模式下使用 call-gate 来 far call 到 code segment 或者 INT n 调用系统例程。processor 将由 compatibility 模式切换到 64 bit 模式。
　　在不同权限的 code segment 间执行并改变 CPL 只能通过 gate （call、interrupt/trap）达到，因此 64 位的 OS 核心必定运行在 64 bit 模式下。