这是一篇读记，我保证写的通俗、连贯，但仅仅想从这篇博文就系统的学习到内核相关知识，你一定会失望的，如果你有内核的学习经验，这篇博文一定会对你的理解和记忆有所帮助。
第二章 内存寻址：
内存控制单元（MMU）通过一种称为分段单元（segmentation unit）的硬件电路、分页单元（paging unit）,将逻辑地址转换成物理地址。
一个逻辑地址有两部分组成： 一个段选择符（segment selector）（16bit）和一个指定段内相对地址的偏移量（32bit）。
cs代码段寄存器、ds数据段寄存器、ss程序栈段寄存器。剩下的三个寄存器es、fs、gs做一般用途，可以指向任意数据段。
此外cs寄存器还有一个很重要的功能：它含有一个两位的RPL字段，用来指明当前cpu的特权级（Current Privilege Level， CPL）。 0 - 最高级， 3- 最低级，在linux只用 0、3 分别代表 内核态、用户态。
每个段有一个段描述符（8B）（不是段选择符，刚开始读的时候就混淆了概念。），放在全局描述符表里（Global Descriptoy Tabel，GDT）或局部描述符表（Local Descriptor Tabel， LDT）中。
通常只定义一个GDT，而每个进程除了存放在GDT的段之外如果还需要创建附加的段，就可以由自己的LDT，GDT在主存中的地址和大小存放在gdtr控制寄存器中，当前正被使用的LDT的地址和大小存放在ldtr中。
关于段描述符各字段的我就不在这里描述了，下面列出linux广泛使用的三种段的类型和对应的段描述符。
1、数据段描述符 可以存放在 GDT、LDT上，设置S标志位为1，表示其不是一个系统段，只是一个普通的数据段。
2、代码段描述符 可以存放在 GDT、LDT上，设置S标志位为1
3、系统段描述符（TSSD） 表示这个段描述符代表一个任务状态段（Task State Segment，TSS），也就是说这个段用于保存处理器寄存器的内容。只能出现在GDT上，S为0，根据相应的的进程是否正在使用CPU，其type字段分别为11或者9.
回忆一下：逻辑地址由16位段选择符和32位偏移量组成 段寄存器仅仅存放段选择符（16bit），为了加速逻辑地址到线性地址的转换。处理器提供一种附加的非编程寄存器（不能被程序员设置的寄存器），供6个可编程的段寄存器使用。每一个非编程的寄存器含有段描述符（8B），由相应的段寄存器中的段选择符来制定。每当一个段选择符（16bit）被装入段寄存器时，每当一个段选择符被装入段寄存器时，相应的段描述符就由内存装入到对应的非编程CPU寄存器中。
上面最大的优点就是可以绕过LDT、GDT，只需直接引用段描述符的非编程寄存器，但是当段寄存器的内容改变时，需要访问GDT、LDT。
一个段描述符的在GDT或LDT中相对的地址是由段选择符的高13位的字段的索引值乘以段描述符的长度（8B）得到的。例如：如果GDT在0x00020000（这个值保存在gdtr寄存器中），且由段选择符所制定的索引号为2，那么相应的段描述符的地址是0x00020000+（2*8）或0x00020010
下面的图详细说明了 分段单元是如何将逻辑地址转换成线性地址的
1、首先通过TI字段，了解描述符在哪一个描述符表里。0 - GDT（分段单元从gdtr得到GDT的线性基地址），1 - 被激活的LDT（分段单元从ldtr得到LDT的线性基地址），
2、将段选择符 index*8，再将这个结果与gdtr或ldtr中的内容相加。
3、把逻辑地址的偏移量与段描述符Base字段的值相加就得到了线性地址。
注意,有了段不可编程寄存器之后，只有当段寄存器的内容发生改变时，才需执行前俩操作。
Linux 以非常有限的方式使用分段，甚至，分段和分页在某种程度上有些多余，因为他们都可以划分进程的物理地址空间：分段可以给每一个进程分配不同的线性地址空间，而分页可以把统一地址空间映射到不同的物理空间。与分段相比，linux更喜欢分页，因为；
1、当所有进程使用相同的段寄存器值时，内存管理变得简单，也就是说它们能共享同样的一组线性地址（这正是因为他们的段寄存器中的值是相等的）。
2、linux希望享有良好的移植性，然后RISC（精简指令集，相对还有CISC）体系结构对分段的支持很有限。
2.6版本只有在80X86结构下才需要使用段。
阅读(287) | 评论(0) | 转发(0) |
