GDT 全局描述符表

本文介绍了计算机从实模式切换到保护模式的过程,重点讲解了保护模式下如何通过全局描述符表(GDT)实现更强大的寻址能力和内存保护。GDT是一个包含多个描述符的数组,每个描述符包含段基址、段长度和属性信息。段寄存器不再存储段偏移,而是存储GDT的索引,以此来访问和管理内存。这种机制使得系统能支持更大的地址空间并防止用户程序破坏内核代码。

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我们知道CPU存在实模式和保护模式的操作模式。当计算机启动后,我们进入的是实模式,而实模式的内存寻址方式是通过:段值 × 16 + 偏移 = 物理地址。这样只能具有1MB的寻址能力。如果想要更为强大的寻址能力,就必须通过一定机制,进入具有更强大寻址能力的保护模式。

在保护模式下,不光提供了强大的寻址能力,还提供了内存保护,能够防止用户程序改写内核代码,并为操作系统提供了更好的硬件保障。在该模式下,有了32位的寄存器,一个寄存器就可以表示4G的地址空间,那段值加偏移这样的寻址方式是不是就不用了呢?当然不会。在这里,而是用了另外的方式来表示。

采用的方式就是引入了数据结构GDT,即全局描述符表,不知道有多少人听过?说简单点,GDT就是一个数组,每一个元素就是一个描述符,多个组合一起就构成了全局描述符表。而每一个描述符共64位,包含了以下的这些信息:段基址、段长度、属性。原来的段寄存器,比如CS,DS等存的值则不是段偏移了,而是GDT的索引,通过该索引就可以找到对应的描述符。现在是不是明白了呢?接下来我们再详细的解释一下一个描述符中各个位的意义吧。
在这里插入图片描述

段寄存器中保存的是索引在这里插入图片描述

3-15位用来索引,所以最多可以定义2^13-1个段描述符

2^13-1 = 8192 也就是说最多可以设置8192个段
每个段描述符 占用8个字节 64位
总共用来描述段的属性 需要 8192*8 = 65535字节 = 64kb

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