上一篇文章，我們大致領略了現代處理器的結構和特點。點解鏈接查看上一篇文章：現代處理器的結構和特點

本篇文章開始，學習保護模式下的的各種機制。什么是保護模式呢？

一般來說，操作系統負責整個計算機軟硬件的的管理，它做任何事情都是可以的。但是用戶程序就應當有所限制，用戶程序它只能訪問自己的數據自己的代碼，即使是轉移，也只允許在自己的各個代碼段之間進行轉移。

但是，在本篇文章之前，我們學習的各種機制下，用戶代碼對內存的訪問是非常自由的，沒有人管！它想訪問哪里就訪問哪里。如果一不小心，訪問到了操作系統的代碼段或者操作系統的數據段，并將其修改，那么就會發生無法預測的錯誤！

在多用戶，多任務時代，內存中會存在很多的用戶程序在運行。此時我們應該讓他們彼此之間有一個間隔，讓他們彼此不會因為不小心修改了彼此的代碼或者數據而導致出錯。那么如何實現？

其實就是我們即將要學習的保護模式的內容了。

1、全局描述符表（GDT）

在進入保護模式之前。首先來介紹一下，全局描述符表（Global Descriptor Table，GDT）。

在實模式下，處理器將內存分為邏輯上的段，在訪問內存時，在指令中，使用段內偏移地址。這在之前的文章學習的很深刻了。

在保護模式下，就不太一樣了。對內存的訪問，依然使用段地址加偏移地址，但是，在每個段能夠進行訪問之前，必須先進行登記。

為什么進行登記呢？我們上面有一個疑問就是如何讓各個用戶程序彼此隔開，說白了就是讓它們不要訪問彼此的代碼與數據以防造成混亂。 那么在這里，我們對各個用程序的段，進行登記，并記錄各個段是屬于哪個用戶程序啊，各個段的大小以及屬性啊之類的，對這些信息進行登記，當一個程序想要訪問一個地址的時候，我們首先查看這個段是否是這個用戶程序能夠訪問的，如果不能，就產生一個段錯誤之類的信息給用戶，這樣的話，看起來可以達到我們的目的：讓各個用戶程序隔離。

那么，和一個段有關的信息，需要8字節來描述，稱為段描述符。每個段都需要一個描述符。為了存放這些描述符，需要在內存中開辟一段內存空間用于存放各個段的描述符。這些集中存放在一起的描述符構成了描述附表。

最主要的描述符表示全局描述符表（Global Descriptor Table，GDT），所謂全局，意味著該表是為整個軟硬件系統服務的。對應的還有一個局部描述符表（LDT），這在后面會進行學習。

因為在進入保護模式之后，處理器立即需要按新的內存訪問模式工作，所以必須在進入保護模式之前，就定義好GDT。但是由于在實模式下，只能訪問1M以下的內存，所以如下圖，在進入保護模式前，我們定義的GDT大致就是在下圖中的位置：

上面的GDT放在1M以下指示為了兼容實模式。在進入保護模式后，可以修改全局描述符表的位置。

上述的GDTR是什么？

為了跟蹤全局描述符表，處理器內部有一個48位的寄存器，稱為全局描述符表寄存器（GDTR）。該寄存器分為兩部分，分別是32位的線性地址和16位的邊界。如下圖所示：

• GDTR的32位線性地址部分八寸的是全局描述符表在內存中的位置
• GDTR的16位邊界部分保存的是 全局描述符表的邊界（界限），其在數值上等于表的大小（總字節數）減一。

因為GDT的界限值是16位的，所以該表最大是2¹⁶字節，也就是65536字節（64KB）。又因為一個描述符占用8字節，故最多可以定義8192個描述符。

2、總結

循序漸進，本文只記錄學習全局描述符表。理解GDT與GDTR。

筆記記得不是很全，如果有不懂的可以加我聯系方式一起交流。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的【OS学习笔记】十三 保护模式一：全局描述符表（GDT）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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