【OS学习笔记】十三 保护模式一：全局描述符表（GDT）_修改全局描述符表后

上一篇文章，我们大致领略了现代处理器的结构和特点。点解链接查看上一篇文章：现代处理器的结构和特点

本篇文章开始，学习保护模式下的的各种机制。什么是保护模式呢？

一般来说，操作系统负责整个计算机软硬件的的管理，它做任何事情都是可以的。但是用户程序就应当有所限制，用户程序它只能访问自己的数据自己的代码，即使是转移，也只允许在自己的各个代码段之间进行转移。

但是，在本篇文章之前，我们学习的各种机制下，用户代码对内存的访问是非常自由的，没有人管！它想访问哪里就访问哪里。如果一不小心，访问到了操作系统的代码段或者操作系统的数据段，并将其修改，那么就会发生无法预测的错误！

在多用户，多任务时代，内存中会存在很多的用户程序在运行。此时我们应该让他们彼此之间有一个间隔，让他们彼此不会因为不小心修改了彼此的代码或者数据而导致出错。那么如何实现？

其实就是我们即将要学习的保护模式的内容了。

1、全局描述符表（GDT）

在进入保护模式之前。首先来介绍一下，全局描述符表（Global Descriptor Table，GDT）。

在实模式下，处理器将内存分为逻辑上的段，在访问内存时，在指令中，使用段内偏移地址。这在之前的文章学习的很深刻了。

在保护模式下，就不太一样了。对内存的访问，依然使用段地址加偏移地址，但是，在每个段能够进行访问之前，必须先进行登记。

为什么进行登记呢？我们上面有一个疑问就是如何让各个用户程序彼此隔开，说白了就是让它们不要访问彼此的代码与数据以防造成混乱。 那么在这里，我们对各个用程序的段，进行登记，并记录各个段是属于哪个用户程序啊，各个段的大小以及属性啊之类的，对这些信息进行登记，当一个程序想要访问一个地址的时候，我们首先查看这个段是否是这个用户程序能够访问的，如果不能，就产生一个段错误之类的信息给用户，这样的话，看起来可以达到我们的目的：让各个用户程序隔离。

那么，和一个段有关的信息，需要8字节来描述，称为段描述符。每个段都需要一个描述符。为了存放这些描述符，需要在内存中开辟一段内存空间用于存放各个段的描述符。这些集中存放在一起的描述符构成了描述附表。

最主要的描述符表示全局描述符表（Global Descriptor Table，GDT），所谓全局，意味着该表是为整个软硬件系统服务的。对应的还有一个局部描述符表（LDT），这在后面会进行学习。

因为在进入保护模式之后，处理器立即需要按新的内存访问模式工作，所以必须在进入保护模式之前，就定义好GDT。但是由于在实模式下，只能访问1M以下的内存，所以如下图，在进入保护模式前，我们定义的GDT大致就是在下图中的位置：

上面的GDT放在1M以下指示为了兼容实模式。在进入保护模式后，可以修改全局描述符表的位置。

上述的GDTR是什么？

为了跟踪全局描述符表，处理器内部有一个48位的寄存器，称为全局描述符表寄存器（GDTR）。该寄存器分为两部分，分别是32位的线性地址和16位的边界。如下图所示：

• GDTR的32位线性地址部分八寸的是全局描述符表在内存中的位置
• GDTR的16位边界部分保存的是 全局描述符表的边界（界限），其在数值上等于表的大小（总字节数）减一。

因为GDT的界限值是16位的，所以该表最大是2¹⁶字节，也就是65536字节（64KB）。又因为一个描述符占用8字节，故最多可以定义8192个描述符。

2、总结

循序渐进，本文只记录学习全局描述符表。理解GDT与GDTR。

笔记记得不是很全，如果有不懂的可以加我联系方式一起交流。

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