80x86使用了一種稱為段（Segment）的尋址技術(shù)。這種尋址技術(shù)把內(nèi)存空間分成一個(gè)或多個(gè)稱為段的線性區(qū)域，從而對內(nèi)存中一個(gè)數(shù)據(jù)對象的尋址就需要使用一個(gè)段的起始地址（即段地址）和一個(gè)段內(nèi)偏移地址兩部分構(gòu)成。段地址部分使用16位的段選擇符指定，其中14位可以選擇214即16384個(gè)段。段內(nèi)偏移地址部分使用32位的值來指定，因此段內(nèi)地址可以是0～4GB。即一個(gè)段的最大長度可達(dá)4GB。程序中由16位的段和32位的偏移構(gòu)成的48位地址或長指針稱為一個(gè)邏輯地址（虛擬地址）。它唯一確定了一個(gè)數(shù)據(jù)對象的段地址和段內(nèi)偏移地址。而僅由32位偏移地址或指針指定的地址是基于當(dāng)前段的對象地址。

? ? 8086中有4個(gè)16位的段寄存器：CS、DS、SS、ES，分別用于存放可執(zhí)行代碼的代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段和其他段的基地址。

? ? 80X86為段部分提供了6個(gè)存放段選擇符的段寄存器：CS、DS、ES、SS、FS和GS，但是，這些段寄存器中存放的不再是某個(gè)段的基地址，而是某個(gè)段的選擇符（Selector）。因?yàn)?6位的寄存器無法存放32位的段基地址，段基地址只好存放在一個(gè)叫做描述符表（Descriptor）的表中。因此，在80X86中，我們把段寄存器叫做選擇符。

其中CS總是用于尋址代碼段，而堆棧段則專門使用SS段寄存器。

在任何指定時(shí)刻由CS尋址的斷稱為當(dāng)前代碼段，此時(shí)EIP寄存其中包含了當(dāng)前代碼段內(nèi)下一條要執(zhí)行指令的段內(nèi)偏移地址，因此要執(zhí)行指令的地址可表示成CS:[EIP]。

由段寄存器SS尋址的段稱為當(dāng)前堆棧段，棧頂由ESP寄存器內(nèi)容指定，因此堆棧頂處地址是SS:[ESP]。

另外4個(gè)段寄存器是通用段寄存器，當(dāng)指令中沒有指定所操作數(shù)據(jù)的段時(shí)，那么DS將是默認(rèn)的數(shù)據(jù)段寄存器。

以下來自對選擇符和描述符的介紹：http://www.kerneltravel.net/kernel-book/第二章%20Linux運(yùn)行的硬件基礎(chǔ)/2.3.5.htm

在實(shí)模式下，段寄存器存儲(chǔ)的是真實(shí)的段地址，在保護(hù)模式下，16位的段寄存器無法放下32位的段地址，因此，它們被稱為選擇符，即段寄存器的作用是用來選擇描述符。選擇符的結(jié)構(gòu)如圖2.16所示：? ? ? ? ? ? ??

???????????圖?2.16選擇符的結(jié)構(gòu)（Segment Selector）

可以看出，選擇符有三個(gè)域：第15~3位這13位是索引域，表示的數(shù)據(jù)為0~8129，用于指向全局描述符表中相應(yīng)的描述符。第二位為選擇域，如果TI=1，就從局部描述符表中選擇相應(yīng)的描述符，如果TI=0，就從全局描述符表中選擇描述符。第1、0位是特權(quán)級(jí)，表示選擇符的特權(quán)級(jí)，被稱為請求者特權(quán)級(jí)RPL(Requestor Privilege Level)。只有請求者特權(quán)級(jí)RPL高于(數(shù)字低于)或等于相應(yīng)的描述符特權(quán)級(jí)DPL，描述符才能被存取，這就可以實(shí)現(xiàn)一定程度的保護(hù)。

我們知道，實(shí)模式下是直接在段寄存器中放置段基地址，現(xiàn)在則是通過它來存取相應(yīng)的描述符來獲得段基地址和其它信息，這樣以來，存取速度會(huì)不會(huì)變慢呢？為了解決這個(gè)問題，386的每一個(gè)段選擇符都有一個(gè)程序員不可見(也就是說程序員不能直接操縱)的88位寬的段描述符高速緩沖寄存器與之對應(yīng)。無論什么時(shí)候改變了段寄存器的內(nèi)容，只要特權(quán)級(jí)合理，描述符表中的相應(yīng)的8字節(jié)描述符就會(huì)自動(dòng)從描述符表中取出來，裝入高速緩沖寄存器中(還有24位其他內(nèi)容)。一旦裝入，以后對那個(gè)段的訪問就都使用高速緩沖寄存器的描述符信息，而不會(huì)再重新從表中去取，這就大大加快了執(zhí)行的時(shí)間，如圖2.17所示。

圖?2.17?段描述符高速緩沖寄存器的作用

由于段描述符高速緩沖寄存器的內(nèi)容只有在重新設(shè)置選擇符時(shí)才被重新裝入，所以，當(dāng)你修改了選擇符所選擇的描述符后，必須對相應(yīng)的選擇符重新裝入，這樣，88位描述符高速緩沖寄存器的內(nèi)容才會(huì)發(fā)生變化。無論如何，當(dāng)選擇符的值改變時(shí)，處理器自動(dòng)裝載不可見部分。

下面講一下在沒有分頁操作時(shí)，尋址一個(gè)存儲(chǔ)器操作數(shù)的步驟：

1.?在段選擇符中裝入16位數(shù)，同時(shí)給出32位地址偏移量(比如在ESI、EDI中等等)

2.?根據(jù)段選擇符中的索引值、TI及RPL值，再根據(jù)相應(yīng)描述符表寄存器中的段地址和段界限，進(jìn)行一系列合法性檢查(如特權(quán)級(jí)檢查、界限檢查)，該段無問題，就取出相應(yīng)的描述符放入段描述符高速緩沖寄存器中。

段描述符（Segment Descriptor）通用格式如下圖：

3.?將描述符中的32位段基地址和放在ESI、EDI等中的32位有效地址相加，就形成了32位物理地址。

注意：在保護(hù)模式下，32位段基地址不必向左移4位，而是直接和偏移量相加形成32位物理地址(只要不溢出)。這樣做的好處是：段不必再定位在被16整除的地址上，也不必左移4位再相加。

尋址過程如圖?2.18所示。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的段选择符和段寄存器的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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