标签：图片 部分 数据结构 开始 虚拟 模式 保护模式 定位 先来
64KB－4GB－64TB？
我记得大学的汇编课程、组成原理课里老师讲过实模式和保护模式的区别，在很多书本上也有谈及，无奈本人理解和感悟能力实在太差，在很长一段时间里都没真正的明白它们的内含，更别说为什么实模式下最大寻址空间为1MB？段的最大长度不超过64KB？而保护模式下为啥最大寻址能力就变成了64TB？每个段最大也达4GB？ 更甚者分段和分页这两个高深的概念像我这种菜鸟怎么也理解不了啊！
寻址能力都达64TB了，为啥我的电脑内存只有2GB呢？其实不用纠结于这事，这64TB就是所谓的虚拟地址空间，也叫逻辑地址空间，它能够寻址这么多，只是它有这个能力，并不代表你的内存就要装这么大，你内存比它小再多也不会影响你工作，反过来，要是它的寻址能力只有1MB，而你有2GB的内存，那么那1.999GB就没有实际用处了，这就太浪费资源了。而实际上这个64TB也没有什么实际意义，因为32位的地址总线能寻址的线性地址空间和物理地址空间都是2^32=4GB。这个64TB是怎么出来的，稍后揭晓。
再来区别下几个基本概念：逻辑地址、线性地址和物理地址。这些概念一时没领会没关系。继续往下看。
逻辑地址：即逻辑上的地址，实模式下由"段基地址+段内偏移"组成；保护模式下由"段选择符+段内偏移"组成。
线性地址：逻辑地址经分段机制后就成线性地址，它是平坦的；如果不启用分页，那么此线性地址即物理地址。
在定义"逻辑地址"时看到保护模式和实模式的区别在于它是用段选择符而非段基地址，这也许就是保护模式的真谛所在，从段选择符入手，全面理解保护模式编程基本概念和寻址方式。
下面来看下保护模式是怎样通过"段选择符+段内偏移"寻址最终的线性地址或物理地址的。
图1 逻辑地址到线性地址转换，这里的逻辑地址即指保护模式下的"段选择符+段内偏移地址"，如果不启用分页管理的情况下，那么此线性地址即最终的物理地址。
在理解此图时必须要明白段选择符结构、描述符表概念等，下面就一一介绍。
如图2段选择符结构，段选择符为16位，它不直接指向段，而是通过指向的段描述符，段描述符（一会介绍）再定义段的信息。
下面再来看段描述符结构，段描述符表中的每一项为一个段描述符，每一项为8字节，其结构如图4所示。
从图中可知，段选择符指向的段描述符里有三个部分基地址信息，这三部分组成一个32位地址就决定了段基地址位置，此地址再加上段内偏移最终确定线性地址位置。
段描述符中的S位和TYPE字段（四位）的不同又分为数据段描述符、代码段描述符（S=1）和系统段描述符(S=1)。数据段和代码段描述符类型如图5所示。
说了半天分段和分页的原理，它们到底有何用？这里以保护模式下分段和分页讲解。
如图10所示。一个多段模型充分发挥了段机制的对代码、数据结构和程序提供硬件保护的能力。每个程序都有自己的段描述符表和自己的段。段可以完全属于程序私有也可以和其它程序之间共享。
访问权限的检查不仅仅用来保护地址越界，也可以保护某一特定段不允许操作。例如代码段是只读段，硬件可以阻击向代码段进行写操作。
分页为需求页、虚拟内存提供实现机制。具体的实现机制可以再深入学习。
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