系统寄存器和分段分页的解决方案

系统寄存器

前面翻译的Intel微处理器第7版的相关章节里分类介绍了常用的寄存器和主要用途，它们共同组成了80X386系列微处理器的编程模型，所谓编程模型都是程序员编程可用的寄存器。其实除此之外还有一类寄存器，它们只能够在最高特权等级下被程序访问，因而通常应用在内核开发上。尤其是CRX的几个寄存器，读内核分页的相关资料时更是频繁出现。

中断描述符（IDTR）：保存中断描述符表的地址。

全局描述符（GDTR）：保存全局描述符的地址。

局部描述符（LDTR）：保存当前正在运行程序的代码段、数据段和堆栈段的指针。

任务寄存器 (Task Register)：保存当前执行任务的任务段(TSS)的地址。

调试寄存器 (Debug Register)：用于在调试程序时设置断点等。

控制寄存器 (Control Register)：CR0，CR2,CR3:包含用于控制系统级操作（任务切换，分页）的状态标志和数据域。

模型专用寄存器(Model-Specific Registers)：用于性能监控和机器体系结构检查等系统级操作。

分段与寄存器

在实地址模式下，微处理器使用20位的地址总线可以寻址1MB内存。80X86的16位寄存器无法存放20位的地址。Intel的工程师们采用了分段的方法来解决这个问题。使用两个16位整数来表示地址，也被称为段-偏移地址，它包括16位段(存放在CS，DS，ES或者SS中)和16位偏移值。

保护模式可以寻址4GB的内存。在保护模式下CS，DS和ES寄存器不再是段的基地址，而是存放段描述符表，该表包含段地址，大小等信息。段描述符通常是一个存放在GDTR（全局描述符）中的64位值，从64位中不同的范围可以提取出基地址，界限等信息。

分页与寄存器

分页使一段程序可以映射到不同的内存区域，它可以将一部分未被使用的内容保存到磁盘上，从而给人一种内存“无限大”的错觉。

控制寄存器是与分页密切相关的一类寄存器，其中CR1是预留寄存器，CR2主要用于控制一些错误信息，而CR4仅仅能够用于pentium以上微处理器。最核心的与分页息息相关的两个寄存器是CR0和CR1。CR0的最左边几位中如果PG被设置为0则直接将线性地址转换成物理地址使用，否则通过分页机制处理线性地址。PE位被设置为1则以保护模式启动，否则为实模式启动。

CR3用于存放页目录的基地址或者根地址和PCD与PWT位（仅486以上有效），当PCD被设置为1时将允许外部硬件控制二级缓存和高速缓存，PWT则启用外部缓存对页面透写与回写（1,0）。

在保护模式下，线性地址被分成三部分，页目录区（22-31），页表区（12-21），和内存页偏移地址（0-11）。

页表区控制指示在页目录中的位置（哪个个页表），然后按照页表和页表的偏移地址找到合适的内存。