保护模式是为了克服实模式低劣的内存管理方式,物理内存地址不能直接被程序访问,程序内部的地址需要被转化为物理地址后再去访问。实模式CPU运行环境16位,保护模式32位。
寄存器扩展:
由于CPU发展到32位,地址总线和数据总线也发展到32位,寻址空间达到2的32次方,4GB。为了能让一个寄存器访问4GB空间,需要寄存器宽度提升32位。各寄存器在原有16位基础上向高位扩展16位成为32位,经扩展后的寄存器在名字前加e表示扩展。低16位为了兼容实模式可单独使用,高16位不能单独使用。
为了更加安全,将内存段的描述信息放在全局描述符表中,这样,段寄存器中保存的就是“选择子”,用这个数来索引全局描述符表中的段描述符,把全局描述符表当成数组,选择子就像数组的下标。
为了提高获取段信息的效率,对段寄存器采用了缓存技术,将段信息放入段描述符缓冲寄存器,以后访问到相同段时,直接读取对应段描述符缓冲寄存器。
寻址扩展:
在实模式下,基址寄存器只能是bx,bp,变址寄存器只能是si,di,bx默认段寄存器是ds,bp默认段寄存器是ss。而保护模式下,基址寄存器是所有32位的通用寄存器,变址寄存器是除了esp外所有32位通用寄存器,偏移量变为32位,可以对变址寄存器乘以一个比例因子(1.2.4.8)。综上,寻址方式为基址寄存器+变址寄存器×比例因子+32位的偏移量。
运行模式反转:
为了兼容性,在某个模式可以使用另一个模式的资源,告诉CPU要生成16还是32位的机器码,编译器提供伪指令bits,指令格式为[bits 16或32]他用来告诉编译器:从这个bits到下一个bits间的代码都编译成x位。
指令扩展:
涉及到操作数变化的指令都要跟着扩展,既要兼容16的操作数,也要支持32位的操作数。
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