IA32系统级架构总览(二)

2024-06-03 21:58
文章标签 系统 架构 总览 ia32

本文主要是介绍IA32系统级架构总览(二),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

系统级架构由寄存器、数据结构、指令组成,这些设计对基本的系统级别的操作提供了支持,比如:内存管理、终端与异常处理、任务管理、多进程控制等。

我们先来看一看寄存器与数据结构的总汇图:现在你可能看不懂,不过没关系,接下来我们一起学习。

 

 

一、概述

首先大体看一下这个图,左上角的EFLAGS和CR0~CR4是寄存器,用于做一些标记好让处理器知道现在现场的情况,比如CR0可以告诉处理器现在所处的模式是实模式还是保护模式。然后在图的中间一个用箭头连在一起的很一片区域占据的很大的空间,需要说明的是这个区域中所画的部分不是寄存器而是存在内存中的数据结构,这片区域看得出又分为三个区域:左、中、右,其中左区域是中断描述符表(IDT)、中区域是全局描述符表和局部描述符表、右区域是一些数据段、堆栈段、代码段和TSS表。

图的下部分是当处理器的分页机制打开之后的访存机制,暂时不管。

二、GDT和LDT

在保护模式之下,访问内存必须通过GDT(全局描述符表)或者是LDT(局部描述符表),“可以把GDT和LDT看成两种地图,用来寻找我们要到达的地点”,顾名思义,一个是用于全局查找的另一个是用于局部查找的,“把内存看成一栋大厦我们用GDT找到要到达的房间,用LDT查找在该房间中要寻找的东西”。

GDT和LDT是由段描述符组成的,段描述符中含有你要访问的位置段的基地址(要和偏移地址和在一起才是确切地址)以及这个段的属性,比如特权级、是数据还是代码,抑或是LDT表和TSS,没错,你没有看错,LDT虽然和GDT具有类似的功能但是LDT的访问也是要通过GDT的;LDT和GDT类似,只不过是在用户程序内访存使用。

段描述符是由段选择子指向的,段选择子会指明访问的是GDT还是LDT,同时指明指向的是GDT或LDT中的哪个段描述符。GDTR和LDTR这两个寄存器,为处理器指明GDT和LDT在内存中的具体位置。

无论在实模式还是保护模式,处理器都是通过段加偏移地址来访存的,以代码段为例,处理器是根据CS:EIP来确定下一条指令在内存中的位置,进而取指执行。在实模式下,CS给出了段地址,与EIP简单组合便得出物理地址,但是在保护模式下却不是这样,CS中并不是段地址,而是段选择子,他指向GDT或LDT中的某个段描述符,处理器查找GDTR或LDTR确定描述符表的位置,然后找到描述符表汇中的段描述符,进而才可以获得基地址,然后和EIP相加就是确切的物理地址了。

 

二、系统段、段描述符、门


构成程序或进程执行环境的有代码段、数据段、堆栈段,除此之外,IA-32架构又定义了两个系统段:任务段(TSS)和全局描述符表LDT。GDT并不是系统段,因为没有相应的段选择子和段描述符对应GDT(使用GDTR指向GDT)。

 

这个架构也定义了一系列特殊的描述符——门(调用门、中断门、中断门、以及任务门),说成门,也就是一种通道,不同的操作走不同的门,也是一种保护机制。


TSS定义任务执行环境的状态,包括通用寄存器、段寄存器、EFLAGS 寄存器、EIP 寄存器、段选择子、三个堆栈段(特权级 0、1、2 各一个堆栈)的指针等 状态,以及与任务相关的 LDT 的选择子和页表的基地址。

 

四、中断和异常处理


当需要暂停当前进程的时候,比如程序发生错误或遇到异常的时候,中断就出场了。中断的使用需要用到中断描述符表IDT,IDT中是中断描述符,和GDT相似,中段描述符自然指向中断服务程序的地址。像 GDT 一样,IDT不是一个段,IDT的线性基地址包含在 IDT 寄存器中(IDTR)。另外,IDT 中的描述符可以是中断门、陷阱门或任务门。

 

五、内存管理


IA-32 系统架构既支持直接物理内存寻址也支持虚拟内存(通过分页)。采用物理寻址(模式)时,线性地址就被当作是物理地址;使用分页(模式)时,所有的代码、数据、堆栈和系统段、GDT、IDT 都可能被分页,且只有最近被访问过的页保留在物理内存中。

这篇关于IA32系统级架构总览(二)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1028221

相关文章

Python FastAPI+Celery+RabbitMQ实现分布式图片水印处理系统

《PythonFastAPI+Celery+RabbitMQ实现分布式图片水印处理系统》这篇文章主要为大家详细介绍了PythonFastAPI如何结合Celery以及RabbitMQ实现简单的分布式... 实现思路FastAPI 服务器Celery 任务队列RabbitMQ 作为消息代理定时任务处理完整

Linux系统中卸载与安装JDK的详细教程

《Linux系统中卸载与安装JDK的详细教程》本文详细介绍了如何在Linux系统中通过Xshell和Xftp工具连接与传输文件,然后进行JDK的安装与卸载,安装步骤包括连接Linux、传输JDK安装包... 目录1、卸载1.1 linux删除自带的JDK1.2 Linux上卸载自己安装的JDK2、安装2.1

Java异常架构Exception(异常)详解

《Java异常架构Exception(异常)详解》:本文主要介绍Java异常架构Exception(异常),具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录1. Exception 类的概述Exception的分类2. 受检异常(Checked Exception)

Linux系统之主机网络配置方式

《Linux系统之主机网络配置方式》:本文主要介绍Linux系统之主机网络配置方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、查看主机的网络参数1、查看主机名2、查看IP地址3、查看网关4、查看DNS二、配置网卡1、修改网卡配置文件2、nmcli工具【通用

Linux系统之dns域名解析全过程

《Linux系统之dns域名解析全过程》:本文主要介绍Linux系统之dns域名解析全过程,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、dns域名解析介绍1、DNS核心概念1.1 区域 zone1.2 记录 record二、DNS服务的配置1、正向解析的配置

Linux系统中配置静态IP地址的详细步骤

《Linux系统中配置静态IP地址的详细步骤》本文详细介绍了在Linux系统中配置静态IP地址的五个步骤,包括打开终端、编辑网络配置文件、配置IP地址、保存并重启网络服务,这对于系统管理员和新手都极具... 目录步骤一:打开终端步骤二:编辑网络配置文件步骤三:配置静态IP地址步骤四:保存并关闭文件步骤五:重

Windows系统下如何查找JDK的安装路径

《Windows系统下如何查找JDK的安装路径》:本文主要介绍Windows系统下如何查找JDK的安装路径,文中介绍了三种方法,分别是通过命令行检查、使用verbose选项查找jre目录、以及查看... 目录一、确认是否安装了JDK二、查找路径三、另外一种方式如果很久之前安装了JDK,或者在别人的电脑上,想

Linux系统之authconfig命令的使用解读

《Linux系统之authconfig命令的使用解读》authconfig是一个用于配置Linux系统身份验证和账户管理设置的命令行工具,主要用于RedHat系列的Linux发行版,它提供了一系列选项... 目录linux authconfig命令的使用基本语法常用选项示例总结Linux authconfi

Nginx配置系统服务&设置环境变量方式

《Nginx配置系统服务&设置环境变量方式》本文介绍了如何将Nginx配置为系统服务并设置环境变量,以便更方便地对Nginx进行操作,通过配置系统服务,可以使用系统命令来启动、停止或重新加载Nginx... 目录1.Nginx操作问题2.配置系统服android务3.设置环境变量总结1.Nginx操作问题

CSS3 最强二维布局系统之Grid 网格布局

《CSS3最强二维布局系统之Grid网格布局》CS3的Grid网格布局是目前最强的二维布局系统,可以同时对列和行进行处理,将网页划分成一个个网格,可以任意组合不同的网格,做出各种各样的布局,本文介... 深入学习 css3 目前最强大的布局系统 Grid 网格布局Grid 网格布局的基本认识Grid 网