1

возьмем Windows в качестве примера. Я знаю, что эта ОС использует страничную организацию памяти. Но к программам работающим под эту ОС все так-же применимы понятия сегмент данных, сегмент кода, сегмент кучи и т. д., так ли это? Правильно ли я понимаю, что это не те сегменты, которые были на х86 машинах? Как тогда происходит адресация по ним?

3
  • Вообще это все те же сегменты что по ссылке. Кроме случая работы процессора в long mode ru.wikipedia.org/wiki/X86-64. В long mode сегменты остаются на усмотрение ОС, например она запрещает выполнение кода на уровне страниц (бит XD таблицы страниц), распределенных под сегменты данных и стека.
    – Mike
    30 янв 2022 в 11:47
  • @Mike, спасибо. Но если мы возьмём именно Windows? В ней же не используется сегментация даже если процессор работает в legacy mode, не так ли? Что тогда происходит с этими сегментами? 30 янв 2022 в 12:01
  • 1
    В legacy в сегментные регистры надо загрузить значения, причем разные, потому что они явно говорят что это за сегмент. И да, ОС может и linux точно и возможно и windows грузят туда одни и те же значения для всех процессов. остальное разруливается страничным преобразованияем, собственным для каждого процесса. И да, в выполнимых файлах exe всегда есть разделение на сегменты. И это используется для того что бы дать этим участкам памяти разные привилегии. И ОС надо перенести эти привилегии на страничный уровень, даже если нет защиты со стороны сегментов
    – Mike
    30 янв 2022 в 13:41

1 ответ 1

3

В ней же не используется сегментация даже если процессор работает в legacy mode, не так ли? Что тогда происходит с этими сегментами?

ОС здесь не имеет значения, а алгоритм поддерживается самим процессором на аппаратном уровне, при переходе из реального в защищённый режим. При этом (как правило) на сегментную накладывается страничная организация.

Процессор имеет 6 сегментных регистра: CS\DS\SS\ES\FS\GS (кода, данных, стека, расширенный, и два дополнительных). Таким образом сегмента кучи не бывает.

Размер этих регистров по 10-байт, и каждый из них хранит две составляющие: 2-байтный видимый "селектор", и 8-байтный скрытый "дескриптор". В селекторе имеется 2-битное поле "RPL" (Request Privelege Level, уровень привилегии запроса), в котором лежит номер кольца защиты 0-3. Если код выполняется в режиме ядра, то RPL=0, если под юзером, то RPL=3.

Дескриптор-же описывает уже сам сегмент памяти. Из основных полей дескриптора можно выделить "Базу" (всегда нуль), "Лимит" (всегда макс 4 ГБ), разные атрибуты, и 4-битное поле "Type". Именно в этом поле хранится тип сегмента, который может быть кодовым (доступным для исполнения), или данных. Сегмент стека - это такой-же сегмент данных, только с взведённым битом "Expand-Down" (обратное расширение). В доках Интела том(3) есть скрины:

введите сюда описание изображения

А вот расшифровка 4-битного поля "Type" (красным выделены биты сегмента-стека):

введите сюда описание изображения

В системе имеется таблица GDT (Global Descriptor Table), где хранятся дескрипторы всех-шести сегментов. Инструкция ассемблера SGDT читает эту таблицу (Store), а LGDT записывает в неё новые значения (Load).

6
  • спасибо за ваш ответ. А поддержка сегментного алгоритма имеется только у процессоров intel, или у всех процессоров? 31 янв 2022 в 9:45
  • Так-же насчёт кучи, как тогда ее адресуют если она не является сегментом? Получается, что куча это часть какого другого сегмента или как? 31 янв 2022 в 9:46
  • 1
    >> или у всех процессоров? - у всех, как Intel, так и AMD. А на счёт кучи я уже говорил, что на сегментную модель в РМ накладывается страничная. Для каждого процесса система создаёт свой каталог вирт.страниц "PageDirectory", на который указывает регистр CR3. В каталоге имеется таблица страниц, а в ней записи PageTableEntry (PTE). Каждая такая запись размером 32-бит и описывает одну страницу вирт.памяти, Среди этих битов есть бит атрибута R/W. Таким образом куча - это сегмент данных, пространство которого делится на 4Кб вирт.страницы с нужными атрибутами.
    – PRODIGY
    31 янв 2022 в 10:12
  • 1
    вот небольшой ликбез на эту тему: cyberforum.ru/low-level/thread2107770.html#post11667546
    – PRODIGY
    31 янв 2022 в 10:13
  • 1
    Кстати в РТЕ нет бита Execute, поэтому на 32-бит системах если страница доступна на запись, то она автоматом становится доступной и на исполнение. Поэтому на х64 увеличили размер записей РТЕ до 64-бит, а самый старший бит(63) выделили под XD (eXecute Disable), чтобы предотвратить исполнение данных.
    – PRODIGY
    31 янв 2022 в 10:20

Ваш ответ

Нажимая на кнопку «Отправить ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями использования и подтверждаете, что прочитали и поняли наши политику конфиденциальности и нормы поведения.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.