Формирование линейного адреса в защищенном режиме

При переходе к 32-разрядной архитектуре стало необходимым обеспечить возможность адресации памяти емкостью до 2³² байт. Кроме того, введение защищенного режима работы микропроцессора потребовало хранения большого количества дополнительной информации о сегменте: его длине, которая стала переменной, уровне привилегий, его типе и т. д. Простое увеличение разрядности сегментных регистров до 32 бит не обеспечило бы возможности хранения всей этой информации. Поэтому все данные о сегменте стали размещаться в специальных структурах - дескрипторах (описателях) сегментов, которые хранятся в таблицах дескрипторов, расположенных в памяти, а сегментные регистры, сохранив свою первоначальную длину в 16 разрядов, содержат так называемый селектор (указатель), который используется для того, чтобы найти нужный дескриптор в этих таблицах.

Рис.3.3. Формирование линейного адреса в защищенном режиме

Существуют две обязательные дескрипторные таблицы - глобальная (GDT) и дескрипторная таблица прерывания (IDT), а также множество (до 8192) локальных дескрипторных таблиц (LDT), из которых в один момент времени процессору доступна только одна. Дескрипторы сегментов могут находиться в GDT или LDT. Расположение дескрипторных таблиц определяется регистрами процессора GDTR (Global Descriptor Table Register), IDTR (Interrupt Descriptor Table Register), LDTR (Local Descriptor Table Register).

Регистры GDTR и IDTR - 6-байтные, они содержат 32 бита линейного базового адреса дескрипторной таблицы и 16 бит предела таблицы.

Программно доступная часть регистра LDTR - 16 бит, которые являются селектором LDT. Дескрипторы LDT находятся в GDT. Однако чтобы не обращаться каждый раз к GDT, в процессоре имеется теневая (программно недоступная) часть регистра LDTR, в которую процессор помещает дескриптор LDT при каждой перегрузке селектора в регистре LDTR.

Значение сегментного регистра (селектор) содержит индекс дескриптора в дескрипторной таблице; бит, определяющий, к какой дескрипторной таблице производится обращение LDT (TI = 1) или GDT (TI = 0); а также запрашиваемые права доступа к сегменту PRL.

Для вычисления линейного адреса МП выполняет следующие действия:

1. МП использует селектор сегмента для нахождения дескриптора сегмента. Селектор содержит индекс дескриптора в дескрипторной таблице (Index), бит TI, определяющий, к какой дескрипторной таблице производится обращение (LDT или GDT), а также запрашиваемые права доступа к сегменту (RPL). Если селектор хранится в сегментном регистре, то обращение к дескрипторным таблицам происходит только при загрузке селектора в сегментный регистр, т. к. каждый сегментный регистр хранит соответствующий дескриптор в программно-недоступном ("теневом") регистре-кэше.

2. МП анализирует дескриптор сегмента, контролируя права доступа (сегмент доступен с текущего уровня привилегий) и предел сегмента (смещение не превышает предел);

3. МП добавляет смещение к базовому адресу сегмента и получает линейный адрес.