操作系統是計算機相關專業本科課程中最重要的課程！
操作系統是計算機相關專業本科課程中最重要的課程！
操作系統是計算機相關專業本科課程中最重要的課程！
重要的事情說三遍。大學讀了兩年半了，學習了3,4門硬件課程。我發現在我的大學中，本科硬件課程總體偏理論，旨在構建計算機硬件理論體系。之前匯編，組成原理和之後的體系結構，其實都是一輪一輪的在學生腦海中構建計算機硬件體系結構。作為硬件課程的核心課程，操作系統的重要性不言而喻。
接下來開始介紹相關信息。
LDT，即local descriptor table，局部解釋器表，由ldtr這個寄存器找到。ldtr存放的是selector值，selector就是段選擇子，用來存放段信息。段選擇子是一個16位寄存器，它各位的含義如下圖：
其中RPL是請求特權級，當訪問一個段時，處理器要檢查RPL和CPL（放在cs的位0和位1中，用來表示當前代碼的特權級），即使程序有足夠的特權級（CPL）來訪問一個段，但如果RPL（如放在ds中，表示請求數據段）的特權級不足，則仍然不能訪問，即如果RPL的數值大於CPL（數值越大，權限越小），則用RPL的值覆蓋CPL的值。而段選擇子中的TI是表指示標記，如果TI=0，則表示段描述符（段的詳細信息）在GDT（全局描述符表）中，即去GDT中去查；而TI=1，則去LDT（局部描述符表）中去查。
在32位處理器下，邏輯地址是我們獲得的第一個地址。那麼什麼是邏輯地址呢？
邏輯地址：intel 8086實模式下，邏輯地址就是物理地址。什麼是實模式？
實模式：intel8086采取按1M內存索引的方式。因此，intel8086總線一共20位。在此模式下，段基址左移1位（乘16）之後加上段偏移，再模1M，就得到物理地址。在實模式下，段選擇子叫“段選擇器”，在保護模式下，段選擇器叫“段選擇子”
回到LDT。邏輯地址高13位作為索引，下一位作為LDT 或者GDT選擇符。邏輯地址高16位的最後兩位就是優先級策略，一共4個等級。LDT和GDT的結構一樣，每項占8個字節。
接下來看看段描述符裡面放置的是什麼內容：
可以看到，段描述符是一個64位二進制的數，存放了段基址和段限長等重要的數據。其中位P（Present）是段是否存在的標記；位S用來表示是系統段描述符（S=0）還是代碼或數據段描述符（S=1）；四位TYPE用來表示段的類型，如數據段、代碼段、可讀、可寫等；DPL是段的權限，和CPL、RPL對應使用；位G是粒度，G=0表示段限長以位為單位，G=1表示段限長以4KB為單位；其他內容就不詳細解釋了。
假設我們找到的段描述符為:0x00003fff 0x10c0f300,我們來提取重要信息：
首先，第一個0000位基地址高16位。10c0f300中的高二和低二組合：1000，連接上剛才的0000，即為：10000000，這就是我們找到的基地址。加上段偏移，即可得到線性地址。
從線性地址到物理地址，我們需要用到分頁管理方式。假如不存在分頁管理方式，那麼線性地址就是物理地址。首先，我們辛辛苦苦找到的32位的線性地址得分成10+10+12的模式。前十位作為頁目錄號，用來在頁目錄表中找到頁表值。如下圖：
頁目錄表的位置由CR3寄存器指引。頁目錄表和頁表都是10位，尋址范圍為1k，由於每個地址存放4B（32位）的地址，因此頁目錄表加上頁表總共占內存8k。頁目錄表找到頁表之後，中間十位在頁表中找到物理地址基址，加上最後的12位，就得到 了內存條上看得見摸得著的物理地址。
頁目錄表和頁表每條目錄都是32位，其中前20位存放的是地址，而後12位存放其他屬性，我們需要的是前20位。
我們按照以上方法，就能逐步根據邏輯地址找到物理地址。最後，什麼是虛擬地址呢？虛擬地址是一種擴展內存的策略。打個比方，我要從哈爾濱去沈陽，我其實沒必要鋪上這將近600公裡的鐵路。起始，我只需要10公裡的鐵軌就行----每行駛完10公裡，就把末端的鐵軌拆下來鋪到火車前面即可。當然，這個過程需要很快。計算機中就可以執行這麼快，因此計算機可以拆後軌鋪前軌。這就是虛擬地址的原理。
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