操作系统内核分析【二】 附2.段选择子与描述符
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操作系统内核分析【二】 附2.段选择子与描述符
Posted on 2010-11-19 17:53 fxcser 阅读(466) 评论(0) 编辑 收藏段描述符：代码段描述符、数据段描述符、系统描述符
系统描述符：系统段描述符、门描述符
系统段描述符：局部描述符表（LDT）的段描述符、任务状态段（TSS）描述符
门描述符：调用门描述符、中断门描述符、陷阱门描述符、任务门描述符。
部分段限长、基地址被存放在2个或3个位置，将由CPU按照值的高位存放在内存高地址处的规则进行整合。
1. 段选择子
| 15...3 |
2 |
1...0 |
| 索引值 |
TI |
RPL |
(1) 索引值(index)：给出了描述符在GDT或LDT中的索引项号；
(2) 表指示标志TI(Table Index)：TI=0 描述符在GDT中,TI＝1 描述符在LDT
(3) 请求特权级RPL(Requested Privilege Level)：0，1，2，3三个特权级。
2. 段描述符的一般格式(先高32位，后低32位，下同)
| 31...24 |
23 |
22 |
21 |
20 |
19...16 |
15 |
14...13 |
12 |
11...8 |
7...0 |
| 基地址 |
G |
D/B |
保留位 |
AVL |
段限长 |
P |
DPL |
S |
TYPE |
基地址 |
| 31...16 |
15...0 |
| 基地址 |
段限长 |
3. 数据段描述符
| 31...24 |
23 |
22 |
21 |
20 |
19...16 |
15 |
14...13 |
12 |
11...8 |
7...0 |
|||
| 基地址 |
G |
B |
0 |
AVL |
段限长 |
P |
DPL |
1 |
0 |
E |
W |
A |
基地址 |
| 31...16 |
15...0 |
| 基地址 |
段限长 |
4. 代码段描述符：
| 31...24 |
23 |
22 |
21 |
20 |
19...16 |
15 |
14...13 |
12 |
11...8 |
7...0 |
|||
| 基地址 |
G |
D |
0 |
AVL |
段限长 |
P |
DPL |
1 |
1 |
C |
R |
A |
基地址 |
| 31...16 |
15...0 |
| 基地址 |
段限长 |
5. 系统段描述符
| 31...24 |
23 |
22 |
21 |
20 |
19...16 |
15 |
14...13 |
12 |
11...8 |
7...0 |
| 基地址 |
G |
|
0 |
|
段限长 |
P |
DPL |
0 |
TYPE |
基地址 |
| 31...16 |
15...0 |
| 基地址 |
段限长 |
6. 任务状态段TSS描述符
| 31...24 |
23 |
22 |
21 |
20 |
19...16 |
15 |
14...13 |
12 |
11...8 |
7...0 |
|||
| 基地址 |
G |
0 |
0（保留） |
AVL |
段限长 |
P |
DPL |
0 |
1 |
0 |
B |
1 |
基地址 |
| 31...16 |
15...0 |
| 基地址 |
段限长 |
7. 调用门描述符
| 31...16 |
15 |
14...13 |
12 |
11...8 |
7...5 |
4...0 |
| 段中偏移值 |
P |
DPL |
0(S) |
1100(TYPE) |
000 |
参数个数 |
| 31...16 |
15...0 |
| 段选择符 |
段中偏移值 |
8. 中断门描述符
| 31...16 |
15 |
14...13 |
12 |
11...8 |
7...5 |
4...0 |
| 过程入口点偏移值 |
P |
DPL |
|
(TYPE) |
|
|
| 31...16 |
15...0 |
| 段选择符 |
过程入口点偏移值 |
9. 陷阱门描述符
| 31...16 |
15 |
14...13 |
12 |
11...8 |
7...5 |
4...0 |
| 过程入口点偏移值 |
P |
DPL |
0(S) |
1111(TYPE) |
000 |
|
10. 任务门描述符
| 31...16 |
15 |
14...13 |
12 |
11...8 |
7...0 |
|
|
P |
DPL |
|
|
|
| 31...16 |
15...0 |
| 段选择符 |
(1) G颗粒度标志(Granularity)：确定段限长字段Limit值的单位,G=0 单位为B,G=1 单位为4KB(不影响基地址颗粒度,总为B)；
(2) D/B：对于可执行代码段,称为D标志,D＝0 默认16位地址和16位或8位操作数,D=1 默认32位地址和32位操作数或8位操作数.(指令前缀0x66:选择非默认值的操作数大小,0x67 选择非默认值的地址大小)；
对于栈段,称为B标志,B=0 使用16位栈指针,B=1 使用32位栈指针.
对于下扩数据段,称为B标志,B=0 堆栈段上界限0xFFFF(64KB),B=1 堆栈段上界限0xFFFFFFFF(4GB)
（32位代码段和数据段总是设置为1,16位代码段和数据段总是设置为0）
（上扩段：偏移地址 0～段限长
下扩段：偏移地址 段限长～ 最大地址(0xffff或 0xffffffff,根据B标志决定)）
(3) 21保留位：总是设置为0；
(4) AVL：软件可利用位。80386对该位的使用未做规定，Intel公司也保证今后开发生产的处理器只要与80386兼容，就不会对该位的使用做任何定义或 规定。
(5) 段限长(Segment limit field)：段的长度，有多个段限长字段的由处理器合并；
(6) P段存在标志(Segment present)：p=0 段不在内存中,p=1 段在内存中；
(7) DPL描述符特权级字段(Descriptor privilege level)；
(8) S描述符类型标志(Descriptor type flag)：S=0 系统段描述符,S=1 代码段或数据段描述符
(9) TYPE:段类型字段(Type field)
对于数据段描述符,4bit由高到低,0EWA,E＝0 向上扩展 E＝1 向下扩展,W＝0 只读W＝1 可写,A＝0 未访问 A＝1 已访问
对于代码段描述符,4bit由高到低,1CRA,C＝0 非一致代码段C＝1 一致代码段,R=0 只执行R＝1执行/可读,A＝0 未访问 A＝1 已访问
对于TSS描述符,4bit由高到低,10B1 ,B=0 任务处于非活动状态, B=1 任务正忙
对于系统段描述符和门描述符如下：
| 十进制 |
二进制 |
说明 |
| 0 |
0000 |
Reserved,保留 |
| 1 |
0001 |
16-Bit TSS(Available),16位TSS(可用) |
| 2 |
0010 |
LDT |
| 3 |
0011 |
16-Bit TSS(Busy) |
| 4 |
0100 |
16-Bit Call Gate,16位调用门 |
| 5 |
0101 |
Task Gate,任务门 |
| 6 |
0110 |
16-Bit Interrupt Gate,16位中断门 |
| 7 |
0111 |
16-Bit Trap Gate,16位陷阱门 |
| 8 |
1000 |
Reserved |
| 9 |
1001 |
32-Bit TSS(Available) |
| 10 |
1010 |
Reserved |
| 11 |
1011 |
32-Bit TSS(Busy) |
| 12 |
1100 |
32-Bit Call gate |
| 13 |
1101 |
Reserved |
| 14 |
1110 |
32-Bit Interrupt Gate |
| 15 |
1111 |
32-Bit Trap Gate |