6.9.2. Сегменты в 80386

Сегментные регистры используются при трансляции адреса для генерации линейного адреса из логического (виртуального) адреса.

  linear_address = segment_base + logical_address

Линейный адрес транслируется затем в физический адрес посредством аппаратуры страничной организации (paging)

Каждый сегмент в системе описан 8-ми байтным дескриптором сегмента, в котором содержится вся необходимая информация (база, ограничение, тип, привилегии).

Имеют место следующие сегменты:

Обычные сегменты
сегменты кода и данных

Системные сегменты
(TSS) cегменты состояния задачи
(LDT) таблицы локальных дескрипторов

Характеристики системных сегментов:

• Системные сегменты являются спецификаторами задач
• Имеется TSS, связанный с каждой задачей в системе. Он содержит tss_struct (sched.h). Размер этого сегмента соответствует размеру tss_struct, исключая i387_union (232 байта). Он содержит всю информацию, необходимую для перезапуска задачи.
• Таблицы LDT содержат дескрипторы обычных сегментов, принадлежащих задаче. В Linux каждой задаче соответствует одна LDT. B Linux task_struct предусмотрено пространство для 32-х дескрипторов. Обычная LDT, созданная в Linux, имеет размер 24 байта и, следовательно, пространство для 3-х входов. Ее содержимое:

• LDT[0] Null (принудительно)
• LDT[1] дескриптора сегмента пользовательского кода
• LDT[2] дескриптор сегмента пользовательских данных/стека

Все сегменты пользователя имеют базу 0х00, так что линейный адрес тот же самый, что и логический.

Для получения доступа ко всем этим сегментам 386 использует таблицу глобальных дескрипторов (GDT), которая устанавливается в памяти системой (местоположение задается регистром GDT). GDT содержит дескрипторы сегментов для каждого сегмента состоян ия задачи, каждого локального дескриптора и обычных сегментов. Linux GDT содержит входы двух обыкновенных сегментов:

• GDT[0] нулевой дескриптор
• GDT[1] дескриптор сегмента кода ядра
• GDT[2] дескриптор сегмента данных/стека ядра

Оставшаяся область GDT заполнена TSS и LDT дескрипторами системы.

• GDT[3] ???
• GDT[4] = TSS0, GDT[5] = LDT0
• GDT[6] = TSS1, GDT[7] = LDT1

..... и т.д......

Заметьте LDT[n] != LDTn

• LDT[n] = n-й дескриптор в LDT текущей задачи
• LDTn = дескриптор в GDT для LDT n-й задачи

В данном случае GDT имеет 256 входов, пространство для 126 задач. Сегменты ядра имеют базу 0хс0000000, которая задает местонахождение ядра в линейном представлении. Прежде, чем сегмент может быть использован, содержимое дескриптора для этого сегмента должно быть загружено в сегментный регистр. 386 имеет множество сложных критериев, ограничивающих доступ к сегментам, так что вы не сможете просто загрузить дескриптор в сегментный регистр. Также эти сегментные регистры имеют невидимые для программиста участки. Видимые участки - это то, что обычно называется сегментными регистрами cs, ds, es, fs, gs и ss.

Программист загружает один из этих регистров 16-ти битным значением, называемым селектором. Селектор однозначно идентифицирует дескриптор сегмента в одной из таблиц. Доступ подтверждается и соответствующий дескриптор загружается посредством аппар атных средств.

Обычно в Linux игнорируется комплексная защита на уровне сегмента (чрезмерная?), предоставляемая 386. Она базируется на основе аппаратных средств страничной организации и объединенной защитой на уровне страницы. Правила на уровне сегмента, которые применяются к пользовательским процессам, состоят в следующем: