装配分段模型32位内存限制

Question

如果使用分段内存模型操作的32位操作系统仍然是4GB的限制吗？

我当时正在阅读Intel处理器家族开发手册，它指出，使用分段内存模型，可以映射到内存的64 to。

“在内存组织的分段模型中，逻辑地址空间由多达16,383段组成，每段最多4 be，或总计高达2^46字节(64 to )。处理器通过第11章描述的地址转换机制将这64 to的逻辑地址空间映射到物理地址空间。应用程序程序员可以忽略这种映射的细节。分段模型的优点是分别检查每个地址空间内的偏移，并且可以单独控制对每个段的访问。

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这不是一个复杂的问题。我只想确定我正确地理解了课文。如果Windows或任何其他操作系统在分段模型中工作，而不是在平面模型中工作，那么内存限制会是64 the吗？

更新：

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英特尔的3-2-3 a系统文档。

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http://pdos.csail.mit.edu/6.828/2005/readings/i386/c05.htm

节域不应该像传统的实模式意义上的那样被认为.段寄存器充当全局描述符表的选择器。

在受保护模式下，您可以使用表格A:B中的逻辑地址来寻址内存。与实模式一样，A是段部分，B是该段中的偏移量。>保护模式下的寄存器限制为32位。32位可以表示0到4Gb之间的任何整数。因为B可以是0到4Gb之间的任何值，所以我们的段现在的最大大小是4Gb (与实模式中的推理相同)。现在是为了区别。在受保护模式中，A不是段的绝对值。在保护模式A中是一个选择器。选择器表示系统表中的偏移量，称为全局描述符表(GDT)。GDT包含一个描述符列表。这些描述符中的每一个都包含描述段特征的信息。

段选择器提供了分页无法实现的附加安全性。

这两种方法都有各自的优点，但分页效果要好得多。分割作为内存保护和虚拟内存的一种方法，虽然仍然可用，但很快就过时了。事实上，x86-64体系结构需要一个平面内存模型(一个基本为0的段，限制为0xFFFFFF)，以便它的一些指令能够正常运行。 然而，分段是完全内置在x86架构中的.不可能绕过它。在这里，我们将向您展示如何设置您自己的全局描述符表--一个段描述符列表。 如前所述，我们将尝试建立一个平面内存模型。段的窗口应该从0x00000000开始，扩展到0xFFFFFF(内存结束)。但是，有一件事是分页不能做的，那就是设置环级别。

-html/4.-%20 The%20和%20 IDT.html

例如，GDT列出了各种用户、它们的访问级别和内存访问区域：

样本GDT表

GDT[0] = {.base=0, .limit=0, .type=0};             
// Selector 0x00 cannot be used
GDT[1] = {.base=0, .limit=0xffffffff, .type=0x9A}; 
// Selector 0x08 will be our code
GDT[2] = {.base=0, .limit=0xffffffff, .type=0x92}; 
// Selector 0x10 will be our data
GDT[3] = {.base=&myTss, .limit=sizeof(myTss), .type=0x89}; 
// You can use LTR(0x18)

GDT.3F

寻呼部分是映射到物理内存的部分。(PAE)提供高达64 up的附加内存。

所以简而言之。答案是否定的，你不能有超过4GB的逻辑内存。我认为64‘s的索赔在Intel奔腾处理器家族开发手册中是错误的。

Answer 1

编辑:我的答案假设"4GB限制“指的是线性(虚拟)地址空间的最大大小，而不是物理地址空间的最大大小。正如在下面的注释中所解释的，后者实际上并不限于4GB --即使在使用平面内存模型时也是如此。

重复你的话，并强调：

逻辑地址空间由多达16,383段组成，每段最多可达4G。

现在，引用“Intel 64和IA-32架构软件开发人员手册第1卷:基本架构”(PDF现有这里)：

在内部，为系统定义的所有段都映射到处理器的线性地址空间。

这个线性地址空间(在32位处理器上)被限制在4GB以内。因此，分段记忆模型仍然会受到限制。

Answer 2

你还记得以前的日子吗？在x86上的DOS在实模式下有64 in的段？FAR指针？HMA？XMS？随着内存的增加，他们已经找到了使用比处理器通常所能处理的更多内存的方法。但它很丑。

当然，他们可以使用分割32位，但为什么？没有必要。当32位处理器出现时，4Gb的限制就足够了，所以决定使用平面模型。

此外，32位操作系统可以使用超过4Gb，它的进程是限制在4Gb的地址空间(甚至2或3在windows上)。

Answer 3

声明的逻辑地址空间为64 of。提出物理内存限制是不相关的，因为通过启用内存分页，可以绕过物理限制。

然而，这仍然是一个有点误导的说法，因为段选择器的索引字段为16位，表指示符为-1位，请求保护级别为2位，总共留下了8,192 (13位)段选择器。对于8192个4GB段，只能访问GDT(全局描述符表)或LDT (本地描述符表)中的32 to逻辑内存。要能够访问64 To的逻辑内存，就必须充分利用GDT和LDT的16,384个独特段。

无论如何，第一个问题是，“是否有4GB的限制”，答案是“否”。例如，在启用分段和分页的32位系统上，可以将512 DS分配给代码段(CS)，1GB分配给堆栈段(SS)，将4GB分配给数据段(DS)。

第二个问题的答案是，如果使用分段内存模型，操作系统是否会被限制在64 to之内，答案就不那么直接了。操作系统的工作是提供内存管理器。显然，物理上的限制是32 of的RAM。32位Linux，因为它使用分页，可以为每个应用程序提供一个4GB的平面地址空间(忽略内核/用户拆分细节)。而且，每个进程都认为它有4GB的物理地址空间。

总之，我认为您混淆了分段的限制和分页的限制。分页使系统或应用程序能够使用比物理可用的内存更多的RAM。分段使进程能够映射到多个逻辑上可寻址的32位段中.注意，即使是平面模式也使用分段，但所有段寄存器都映射到相同的基址。