2.1 内存地址
- 逻辑地址:段+偏移
- 线性地址（虚拟地址）
- 物理地址
2.2硬件中的分段
2.2.1 段选择符和段寄存器
15 3 2 1 0
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| |TI |RPL |
| 索引号 | | |
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TI = 表指示器
RPL = 请求者特权级
段寄存器的唯一目的是存放段选择符。这些段寄存器称为CS,SS,DS,ES,FS和GS。
2.2.2段描述符
每个段由一个8字节的段描述符表示，它描述了段的特征。段描述符放在全局描述符表（GDT）或局部描述符表（LDT）中。
通常只定义一个GDT，而每个进程除了存放在GDT中的段之外如果还需要创建附加的段，就可以有自己的LDT。GDT在主存中的地址和大小存放在gdtr控制寄存器中，当前正在被使用的LDT地址和大小放在ldtr控制寄存器中。
Linux中广泛采用的类型有：
- 代码段描述符
- 数据段描述符
- 任务状态段描述符：表示这个段描述符代表一个任务状态段（Task State Segment，TSS），也就是说这个段用于保存处理器寄存器的内容。
- 局部描述符表描述符：这个段描述符代表一个包含LDT的段，它只出现在GDT中。
2.2.3 快速访问段描述符
为了加速逻辑地址到线性地址的转换，80x86处理器提供一种附加的非编程的寄存器（一个不能被程序员所设置的寄存器），供6个可编程的段寄存器使用。每一个非编程的寄存器含有8个字节的段描述符，由相应的段寄存器中的段选择符来指定。每一个段选择符被装入段寄存器时，相应的段描述符就有内存装入到对应的非编程CPU寄存器。
2.2.4 分段单元
2.3 Linux中的分段
运行在用户态的所有Linux进程都使用一对相同的段来对指令和数据寻址，用户代码段和用户数据段。类似，运行在内核态的所有Linux进程都是用一对相同的段对指令和数据寻址：他们分别叫做内核代码段和内核数据段。
2.3.1 Linux GDT
在单处理器系统中只有一个GDT，而在多处理器系统中每个CPU对应一个GDT。
每一个GDT中包含的18个段描述符指向下列的段：
- 用户态和内核态下的代码段和数据段共4个。
- 任务状态段（TSS），每一个处理器有一个。
- 1个包括缺省局部描述符表的段，所有进程共享。
- 3个局部线程存储段（Thread-Local Storage, TLS）：这种机制允许多线程应用程序使用最多3个局部于线程的数据段。
- 与高级电源管理（APM）相关的3个段。
- 与支持即插即用（PnP）功能的BIOS服务程序相关的5个段。
- 被内核用来处理“双重错误"异常的特殊TSS段。
2.3.2 Linux LDT
2.4 硬件中的分页
分页单元吧线性地址转化成物理地址。
2.4.1 常规分页
32位线性地址被分成3个域：
- Directory（目录）最高10位
- Table（页表）中间10位
- Offset（偏移量）最低12位
正在使用的页目录的物理地址存放在控制寄存器cr3中。
页目录项和页表项有同样的结构，每项都包含下面的字段：
- Present标志
- 如果被置为1，所指的页或页表就在主存中；为0，则不在。如果执行一个地址转换所需的页表项或页目录项中的Present标志被清零，那么分页单元就把该线性地址存放在控制寄存器cr2中，并产生14号异常：缺页异常。
- Field包含页框物理地址最高20位的字段‘
- 由于每一个页框有4KB的容量，他的物理地址必须是4096的倍数，因此物理地址的最低12位总是0.如果这个字段指向一个页目录，相应的页框就含有一个页表；如果它指向一个页表，相应的页框就含有一页数据。
- Accessed标志
- 每当分页单元对相应页框进行寻址时就设置这个标志。当选中的页被交换出去时，这一标志就可以由操作系统使用。分页单元从来不重置这个标志，而是必须由OS去做。
- Dirty标志
- 只应用于页表项。每当对一个页框进行写操作时，就设置这个标志。
- Read/Write标志
- 含有页或页表的存取权限。
- User/Supervisor标志
- 含有访问页或页表所需的特权级。
- PCD和PWT标志
- 控制硬件高速缓存处理页或页表的方式。
- Page Size标志
- 只应用于页目录项。如果置为1，则页目录项指的是2MB或4MB的页框。
- Global标志
- 只应用于页表项。这个标志用来放置常用页从TLB高速缓存中刷新出去。只有在cr4寄存器的页全局启用（Page Global Enable, PGE）标志置位时这个标志才起作用。