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Oct 22, 2023 01:31 PM
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Oct 22, 2023 01:31 PM
全局描述符表 (GDT) 是特定于 IA-32 和 x86-64 体系架构的二进制数据结构。它包含告诉 CPU 内存段的条目。存在一个类似的中断描述符表，其中包含任务和中断描述符。
推荐阅读 GDT 教程。
1 GDTR
GDT 由 GDTR 寄存器中的值指向。这是使用 LGDT 汇编指令加载的，其参数是指向 GDT 描述符结构的指针：
- Size：表的大小（以字节为单位）减去 1。发生这种减法是因为 Size 的最大值为 65535，而 GDT 的长度最多可达 65536 个字节（8192 个条目）。此外，没有 GDT 的大小可以为 0 字节。
- 偏移量：GDT 的线性地址（不是物理地址，分页适用）。
注意 LGDT 加载的数据量在 32 位和 64 位模式下是不同的，偏移量在 32 位模式下为 4 字节长，在 64 位模式下为 8 字节长。
有关详细信息，请参阅英特尔软件开发人员手册第 3-A 卷的第 2.4.1 节：全局描述符表寄存器 (GDTR) 和图 2-6：内存管理寄存器。
2 Table
GDT 中的条目长 8 个字节，并形成如下表格：
GDT 中的第一个条目（条目 0）应始终为空，而应使用后续条目。
表中的条目由段选择器访问，段选择器通过汇编指令或硬件功能（如中断）加载到分段寄存器中。
3 段描述符
表中的每个条目都有一个这样的复杂的结构：
- Base ：一个 32 位值，包含段开始的线性地址。
- Limit ：一个 20 位的值，表示最大可寻址单元，以
1 字节为单位，或以4KiB 页为单位。因此，如果您选择页面粒度并将限制值设置为0xFFFFF，则该段将在 32 位模式下跨越整个 4 GiB 地址空间。
在 64 位模式下，Base 和 Limit 值被忽略，每个描述符都覆盖整个线性地址空间，无论它们设置为什么。
有关详细信息，请参阅英特尔软件开发人员手册第 3-A 卷的第 3.4.5 节：段描述符和图 3-8：段描述符。
- P：现在位。允许条目引用有效段。对于任何有效的段，必须设置为(1)。
- DPL：描述符特权级别字段。包含段的 CPU 特权级别。 0 = 最高权限（内核），3 = 最低权限（用户应用程序）。
- S：描述符类型位。如果清除 (0)，则描述符定义系统段（例如，任务状态段）。如果设置为 (1)，它定义了一个代码或数据段。
- E：可执行位。如果清除 (0)，则描述符定义数据段。如果设置为 (1)，它定义了一个可以从中执行的代码段。
- DC：方向位/一致性位。
- 对于数据选择器：方向位。如果清除 (0)，则该段向上增长。如果设置 (1)，则该段向下增长，即。偏移量必须大于限制。
- 对于代码选择器：一致性位。
- 如果清除 (0) 此段中的代码只能从 DPL 中设置的环中执行。
- 如果设置 (1)，则此段中的代码可以从相等或更低的特权级别执行。例如，环 3 中的代码可以远跳到环 2 段中的一致性代码段。 DPL 字段表示允许执行段的最高权限级别。例如，环 0 中的代码不能远跳转到 DPL 为 2 的一致性代码段，而环 2 和 3 中的代码可以。请注意，特权级别保持不变，即。从环 3 到 DPL 为 2 的段的远跳在跳转后仍保留在环 3 中。
- RW：可读位/可写位。
- 对于代码段：可读位。如果清除 (0)，则不允许对该段进行读取访问。如果设置 (1) 则允许读取访问。代码段永远不允许写访问。
- 对于数据段：可写位。如果清除 (0)，则不允许对该段进行写访问。如果设置 (1) 则允许写访问。始终允许对数据段进行读取访问。
- A：最佳左清零(0)，当段被访问时，CPU将设置它。
- G：粒度标志，表示限制值被缩放的大小。如果清除 (0)，则限制为 1 字节块（字节粒度）。如果设置为 (1)，则限制为 4 KiB 块（页面粒度）。
- DB：大小标志。如果清除 (0)，描述符定义一个 16 位保护模式段。如果设置为 (1)，它定义了一个 32 位保护模式段。 GDT 可以同时拥有 16 位和 32 位选择器。
- L：长模式代码标志。如果设置为 (1)，则描述符定义 64 位代码段。设置后，DB 应始终清晰。对于任何其他类型的段（其他代码类型或任何数据段），它应该是清除（0）。
4 系统段描述符
对于系统段，例如定义任务状态段或本地描述符表的系统段，访问字节的格式略有不同，以便定义不同类型的系统段而不是代码和数据段。
有关详细信息，请参阅英特尔软件开发人员手册第 3-A 卷的第 3.5 节：系统描述符类型和图 3-2：系统段和门描述符类型。
- Type: 系统段的类型。
在 32 位保护模式下可用的类型：
- 0x1：16 位 TSS（可用）
- 0x2：LDT
- 0x3：16 位 TSS（忙）
- 0x9：32 位 TSS（可用）
- 0xB：32 位 TSS（忙）
长模式下可用的类型：
- 0x2：LDT
- 0x9：64 位 TSS（可用）
- 0xB：64 位 TSS（忙）
5 长模式系统段描述符
对于长模式下的任务状态段或本地描述符表，段描述符的格式不同，以确保基值可以包含 64 位线性地址。它以小端格式占用两个常用条目的表中的空间，使得该条目的下半部分在表中的上半部分之前。
有关详细信息，请参阅英特尔软件开发人员手册第 3-A 卷的第 7.2.3 节：64 位模式下的 TSS 描述符和图 7-4：64 位模式下的 TSS 和 LDT 描述符的格式。
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6 See Also
6.1 Articles
- http://www.osdever.net/tutorials/view/the-world-of-protected-mode - how to set up GDT in assembler
6.2 External references
- 作者:tangcuyu
- 链接:https://expoli.tech/articles/2022/06/11/1654937103303
- 声明:本文采用 CC BY-NC-SA 4.0 许可协议，转载请注明出处。
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