題外話：

“不試試怎麼知道不行。”金句啊金句。

80x86的記憶體定址機制複習2011.06.03

80386處理器的工作模式：

80386處理器有三種工作模式：真實模式、保護模式 和 虛擬86模式。

模式的切換：真實模式和保護模式之間可以相互轉換，保護模式和虛擬86模式之間可以相互轉換，而真實模式和虛擬86模式之間不可以相互轉換。

DOS系統運行於真實模式下，Windows系統執行與保護模式下。

真實模式：

80386處理器被複位或加電的時候以真實模式啟動。

真實模式下的定址方式是和8086一樣的，（段暫存器內容-段地址）SA(16bit)*16+EA(16bit)（偏移地址），其中32位的地址線只是用了低

真實模式下80386不能對記憶體進行分頁管理，指令定址的地址就是記憶體中的實際的實體地址，所以在真實模式下，所有的段都是可讀、可寫和可執行的。

真實模式下80386的中斷方式和8086相同，利用中斷向量表定位中斷服務程式的地址，其中中斷向量結構為4個位元組，其中2個位元組為SA，2個位元組為EA。

真實模式到保護模式的轉換：初始化控制暫存器、GDTR、LDTR、IDTR與TR等管理暫存器以及頁表，然後通過載入CR0的PE位（第0位）為1 轉換成保護模式。

保護模式：

保護模式下32位地址線全部使用到，定址空間高達4GB。

保護模式支援4個優先順序，分別是

保護模式到真實模式的轉換：建立全域性描述符表GDT、中斷描述符表IDT等，通過設定CR0 的PE 位（第0位）為 0 轉換成保護模式。

虛擬86模式：

是為了可以在保護模式下執行8086程式而設定的。例如：CMD命令執行的“MS-DOS應用程式”在Windows作業系統中執行。

虛擬86模式是以保護模式為基礎的一個執行模式。其中採用8086的定址方式，定址空間為1M。

80386的記憶體定址機制：

80386 在真實模式下定址跟8086一樣。

重點在保護模式下：

段描述表(Segment Table)：分為全域性描述表(GDT Global ...) 和 區域性描述表 (LDT

段描述符(Segment Descriptor)：優先順序，是否可讀寫可執行，等描述段的引數，共64位。

段選擇器(Segment Selector)：16位的段暫存器，存放段選擇器，存放段描述表的“索引”。

GDT：GDT全域性描述表只有一個，包含系統中所有任務都可用的段描述符，包含作業系統中程式碼段、資料段、堆疊段以及各個任務的LDT段等，由GDTR指向。

LDT：每個任務都有各一個獨立的LDT，包含每個任務私有的程式碼段、資料段、堆疊段 以及 該任務所使用的一些門描述符，例如任務門和呼叫門描述符等，由LDTR指向。

GDTR 直接指向記憶體地址， LDTR、CS、DS、SS、ES、FS 和GS 存放索引值，指向區域性描述表中記憶體段對應的描述符在全域性描述表中的位置，則只要該表LDTR，系統當前的LDT就會切換，方便了各個任務切換和任務之間資料的隔離，GDT不會隨著任務的切換而切換。

具體的定址過程：

在16位段選擇器(段暫存器)中，高13位表示索引值，第0，1位表示程式當前優先順序RPL (Requirement Privilege['privilid3]Level)，第2位TI位表示在DT中的位置，TI=0在 GDT中，TI=1在 LDT中。

虛擬地址為：SA(16bit):EA(32bit) 的計算

（段暫存器內容-段地址）SA(16bit)*16+EA(32bit)（偏移地址）注意偏移為32bit

分兩種情況：

一、TI = 0

① 從GDTR暫存器中獲取GDT的基址

② 在GDT中應用SA的索引值(高13位)，找到SD(段描述符)

③ SD 中包含了段的基址、限制長、優先順序等各種屬性，得到段的起始地址

④ 在③中得到的起始地址加上偏移，得到實體地址

二、TI = 1

① 從GDTR暫存器中獲取GDT的基址

② 從LDTR暫存器中獲取LDT描述符 在 GDT中的索引

③ 根據②中得到的索引，找到 LDT的描述符

④ 通過LDT的段描述符，得到LDT段的起始地址

⑤ 在LDT中應用 SA 的索引值(高13位)，找到SD(段描述符)

⑥ SD 中包含了段的基址、限制長、優先順序等各種屬性，得到段的起始地址

⑦ 在⑥中得到的起始地址加上偏移，得到實體地址

補充知識：

控制暫存器是一些特殊的暫存器，它們可以控制CPU的一些重要特性。

CR0：

0位是保護允許位PE(Protedted Enable)，用於啟動保護模式，如果PE位置1，則保護模式啟動，如果PE=0，則在真實模式下執行。

31位是分頁允許位(Paging Enable)，它表示晶片上的分頁部件是否允許工作。

16位是防寫未即WP位(486系列之後)，只要將這一位置0就可以禁用防寫，置1則可將其恢復。（NT5.x系列，SSDT hook的一種改寫SSDT的方法）