第5天 结构体、文字显示与GDT/IDT初始化

1、分段

GDT，IDT都是与CPU有关的设定。为了让操作系统能够使用32位模式，需要对CPU做各种设定。

在汇编语言中，有一个指令叫做org。它指定了程序要装载的地址，而当CPU读到这段地址时，程序便会运行。现在的操作系统能同时运行多个程序，但如果出现内存的使用范围重叠了怎么办？必须让某个程序放弃执行，同时报出一个“内存冲突”的错误。但实际上是有某种方法能解决这个问题的。这个方法就是分段。

所谓分段，打个比方说，就是按照自己喜欢的方式，将合计4GB的内存分成很多块，每一块的起始地址都看作0来处理。有了这个功能，任何程序都可以先写上org 0。这样的块就称为段。当然，还有一种分页的方法。

分段的时候，使用的还是16位中的段寄存器ds。在16位模式时，地址是通过ds * 16 + offset来计算的。那么在32位模式下，已经不是这样来计算了，而是offset加上ds所表示的段地的起始地址来表示。按这种分段方法，为了表示一个段，我们需要有以下信息：

（1）段的大小

（2）段的起始地址

（3）段的管理属性（禁止写入，禁止执行，系统专用等）

CPU用8个字节的数据来表示这些信息。但是，我们知道，ds只是16位的，根本放不入这些信息。怎么办呢？我们可以先有一个段号，存放在段寄存器里，然后预告设定好段号与段的对应关系。段号我们就用0 ~ 8191这些数，ds是16位，能够处理的数范围是0 ~ 65535，但由于CPU设计上的原因，段寄存器的低3位不能使用，因此，能够使用的只有13位，所以，刚好能处理0 ~ 8191这些数。

因为能处理8192个段，设定这多么段就需要8192 * 8 = 64kb的空间。CPU无法存储这么大的数据，那么就需要将它们放入内存。这64KB的数据就称为GDT。

2、GDT

GDT，即global segment descriptor table，翻译成全局段号记录表。将这些数据整齐地排列在内存的某个地方，然后将内存的起始地址和有效设定个数放在CPU内被称作GDTR的特殊寄存器中，设定就完成了。在GDTR寄存器中，低16位是段上限，即GDT的有效字节数 - 1，高32位代表GDT的开始地址。

说到底，分段与CPU的内部机制有关。