深入解读Intel手册中的段寄存器

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深入解读Intel手册中的段寄存器

本文将介绍Intel手册中关于段寄存器的内容。在深入讨论之前，我想强调一点，我们已经不再使用分段内存。现在我们使用的是平面内存。我不确定这一节的内容会如何进行，但在开始之前，我认为我应该立即告诉你们。段寄存器的命名很容易理解，前两个寄存器分别是代码段和数据段，它们分别保存16位的段选择符，段选择符是一个特殊的指针，用于标识内存中的段。为了访问内存中的特定段，必须将该段的段选择符加载到适当的段寄存器中。那么如何在特定段中访问内存呢？我们使用适当的段寄存器，并且该寄存器的值实际上是一个地址的值。对我来说，这一点的理解非常重要，因为当我编写应用程序代码时，通常会使用汇编指令和符号创建段选择符。汇编器和其他工具将使用这些指令和符号创建与之相关的实际段选择符的值。

段寄存器的概述

在使用的内存管理模式的不同，段寄存器的使用也有所不同。对于使用平面内存模型的情况，段寄存器被加载为指向重叠段的段选择符。每个段选择符都以线性地址空间的零地址开始。这些重叠的段构成了程序的线性地址空间。通常定义两个重叠的段，一个用于代码，另一个用于数据和堆栈。代码段寄存器（CS）指向代码段，而其他段寄存器指向数据和堆栈段。

段寄存器的命名和功能

段寄存器的命名很有意义，它们分别与代码、数据和堆栈等三种类型的存储相关联。例如，CS寄存器包含代码段的段选择符，其中存储着当前正在执行的指令。处理器使用逻辑地址从代码段中提取指令，逻辑地址由CS寄存器中的段选择符和EIP寄存器的内容组成。

内存访问中的段选择符

段选择符是访问内存中特定段的关键。对于不由段寄存器所指向的段，程序必须首先将要访问的段的段选择符加载到段寄存器中。对于内存访问，逻辑地址由段选择符和相应段寄存器中的值组成。

内存管理模式和段寄存器的使用

操作系统或执行程序使用的内存管理模式决定了段寄存器的使用方法。不同的内存管理模式在段寄存器的使用方面有所区别。注意，这里提到的"执行程序"指的是嵌入式系统等没有正式操作系统的情况。在我个人来说，对嵌入式系统并不是很了解，所以关于这方面的内容我不太确定。但至少我对平面内存模型的概念还是比较熟悉的。平面内存模型意味着所有的数据都存储在内存中，并且通过指针来访问，而不需要通过访问特定的段。

平面内存模型和段寄存器

在平面内存模型中，段寄存器被加载为指向重叠段的段选择符。每个段选择符都以线性地址空间的零地址开始。这些重叠的段构成了程序的线性地址空间。通常定义两个重叠的段，一个用于代码，另一个用于数据和堆栈。CS段寄存器指向代码段，而其他段寄存器指向数据和堆栈段。

段内存模型和段寄存器

在段内存模型中，每个段寄存器通常加载不同的段选择符，以便每个段寄存器指向线性地址空间中的不同段。因此，程序可以同时访问多达六个段。要访问段寄存器未指向的段，程序必须先将要访问的段的段选择符加载到段寄存器中。

段寄存器的加载和访问

段寄存器的加载方式取决于具体的内存管理模式。对于平面内存模型，段寄存器被隐式地加载。对于段内存模型，应用程序可以直接加载段寄存器。

段寄存器在程序控制中的作用

段寄存器在程序控制过程中发挥着重要作用。在调用函数、处理中断或进行任务切换等程序控制过程中，段寄存器起着关键的作用。

段寄存器和数据段寄存器

除了代码、数据和堆栈段寄存器外，还有数据段寄存器。DS、ES和FS寄存器指向四个不同的数据段。这四个数据段的使用可以有效安全地访问不同类型的数据结构。每个数据段可以用于不同的目的，例如当前模块的数据结构、高级模块的导出数据、动态创建的数据结构以及与其他程序共享的数据。如果需要访问额外的数据段，应用程序必须根据需要将段选择符加载到DS、ES和FS寄存器中。