Question

我一直在实模式下编写x86 asm程序（bootloaders），我知道如何使用段，寄存器和类似的东西。

我从调试器看到像OllyDbg和类似的DS寄存器，SS等明显使用..但正常的“类Windows”进程如何使用它们？我知道分段是部分使用的（只是将ring0与ring3分开）并且他们的条目在GDT中，我知道有涉及的分页，这将完全弄乱PDE和PTE的地址，但我不能完全“链接“一切都在一起，并了解哪些数据堆栈额外的细分市场......每个流程都有不同的DS / SS / ES？

Answer 1

通常，在x86保护模式和x86-64长模式下，几乎不使用分段（平面内存模型）。有四个主要的段描述符，每个描述符允许访问整个地址空间：ring0代码，ring0数据，ring3代码，ring3数据。使用分页强制执行内存保护。因此，通常所有过程都被赋予相同的CS，DS，SS，ES值。

请注意，某些操作系统在寻址本地数据时使用FS和GS段，例如TIB in Windows。

值得一提的是，在x86保护模式下，这种行为是可选的，内核可以自由地使用多个段进行内存保护，在x86-64中，长模式分段通常被禁用，操作系统被迫使用平面内存模型（尽管它仍然可以使用FS和GS来寻址本地数据和操作系统结构）。

您可能还想查看有关x86和x86-64架构的宝贵信息来源：Intel Manual 3A（第3.2节应澄清您对分段的所有疑问）

Answer 2

来自英特尔80386 1986年程序员参考手册：

Figure 5-1.  Address Translation Overview

             15           0      31                           0
    LOGICAL ╔═══════════════╗   ╔══════════════════════════════╗
    ADDRESS ║    SELECTOR   ║   ║            OFFSET            ║
            ╚═══════════╤═══╝   ╚═══╤══════════════════════════╝
                        v           v
                     ╔══════════════════════════════╗
                     ║     SEGMENT TRANSLATION      ║
                     ╚══════════════╤═══════════════╝
                                 ╔══╧═╗       PAGING ENABLED
                                 ║PG ?╟────────────────────┐
                                 ╚══╤═╝                    │
                   31        PAGING v DISABLED       0     │
          LINEAR  ╔═══════════╦═══════════╦═══════════╗    │
          ADDRESS ║    DIR    ║   PAGE    ║  OFFSET   ║    │
                  ╚═══════════╩═════╤═════╩═══════════╝    │
                                    v                      │
                     ╔══════════════════════════════╗      │
                     ║       PAGE TRANSLATION       ║      │
                     ╚══════════════╤═══════════════╝      │
                                    │<─────────────────────┘
                      31            v              0
            PHYSICAL ╔══════════════════════════════╗
            ADDRESS  ║                              ║
                     ╚══════════════════════════════╝


Figure 5-2.  Segment Translation

           15              0    31                                   0
  LOGICAL ╔════════════════╗   ╔═════════════════════════════════════╗
  ADDRESS ║    SELECTOR    ║   ║                OFFSET               ║
          ╚═══╤═════════╤══╝   ╚═══════════════════╤═════════════════╝
       ┌──────┘         v                          │
       │ DESCRIPTOR TABLE                          │
       │  ╔════════════╗                           │
       │  ║            ║                           │
       │  ║            ║                           │
       │  ║            ║                           │
       │  ║            ║                           │
       │  ╠════════════╣                           │
       │  ║  SEGMENT   ║ BASE          ╔═══╗       │
       └─>║ DESCRIPTOR ╟──────────────>║ + ║<──────┘
          ╠════════════╣ ADDRESS       ╚═╤═╝
          ║            ║                 │
          ╚════════════╝                 │
                                         v
              LINEAR  ╔════════════╦═══════════╦══════════════╗
              ADDRESS ║    DIR     ║   PAGE    ║    OFFSET    ║
                      ╚════════════╩═══════════╩══════════════╝

在Windows中，大多数时间在大多数进程中DS = ES = SS，并且所有进程共享CS和DS的值。进程可能会更改其段寄存器，但很少需要它，因此您将在大多数情况下看到相同的CS和DS / ES / SS值集。内核使用自己的CS和DS。

x86数据段如何在实际操作系统和进程中使用？

2 个答案: