全局描述符表答案

【问题标题】：Global Descriptor Table全局描述符表
【发布时间】：2025-11-28 14:40:01
【问题描述】：

我一直在阅读有关虚拟内存（分段 + 分页）的英特尔手册。据我了解，有一个保存全局描述符表（GDT）的特殊寄存器。 GDT 包含 NULL 描述符、本地描述符表、TSS 和段描述符。此外，几乎所有操作系统 (OS) 都有一个 GDT，它会在启动时加载并且无法更改（也许！！！）。我的问题是：

所有这些信息（NULL、LDT、TSS 和段描述符）存储在哪里？它们是在物理内存、RAM 还是本地硬盘中？
段描述符是否与代码段 (ASM: CS)、数据段 (ASM: DS) 相同，如果是，则其中有多少存储在 GDT 中（是否只有一个 CS、一个 DS、. ..)？
Protable Executable (PE) Loader 是否操纵这些信息？

【问题讨论】：

投票结束过于广泛：一个问题太多。

标签： windows operating-system x86 intel

【解决方案1】：

所有这些信息（NULL、LDT、TSS 和段描述符）存储在哪里？它们是在物理内存、RAM 还是本地硬盘中？

如果 CPU 没有在内部缓存 GDT 的内容，它就需要不时地访问它，也许一直都需要。 CPU 不能直接从磁盘读取它，因为它不知道磁盘或上面的文件系统的任何信息，也不知道如何不干扰访问同一磁盘的操作系统。 CPU 也不能依赖 OS 的帮助，因为 OS 在从磁盘获取某些内容的过程中，也可以使 CPU 从 GDT 获取一些内容。第 22 条。

您真的不希望将 GDT 换出到磁盘。如果不是因为上述原因，那么是因为性能影响。所以 GDT 总是在内存中，物理内存 (=RAM)。

段描述符是否与代码段（ASM：CS）、数据段（ASM：DS）、...相同，如果是，则其中有多少存储在 GDT 中（是否只有一个 CS、一个 DS、. ..)？

段寄存器（CS、DS 等）包含段选择器，它们基本上是保护模式下 GDT（或 LDT）的索引，这些索引指向/选择描述符表中的段描述符。在真实和虚拟 8086 模式下，它是相同的，除了不使用表，因为段位置和大小（我们从受保护模式下的表中获得）不是任意的并且不需要查找，它们是立即计算的。

请注意，以下术语的含义不同，请勿混淆或互换使用：

段寄存器
段选择器
段描述符
段描述符表
段

Protable Executable (PE) Loader 是否操纵这些信息？

不应该。至少不是直接的。大多数 Windows 程序在 CS、DS、ES、SS 中使用相同的段选择器值。这些选择器指向的 GDT 条目不会改变，它们是全局的并在所有程序之间共享。

通常在程序和线程之间唯一不同的是用于访问线程本地存储 (TLS) 的段（可能还有它的选择器）。 FS 或 GS 段寄存器保存指向该 TLS 段的选择器。并且所有对 TLS 的访问都是通过使用适当的段覆盖前缀（FS: 或 GS:）的指令完成的。 TLS 对于每个线程都是唯一的。

【讨论】：

您能否向我解释一下 GDT 中有多少个段描述符？现在让我们说如果进程 A 被执行，它有指向 GDT 中的段描述符的段选择器，现在进程 B 被执行，现在进程 B 的段选择器指向相同的条目（段描述符（ s)) 在 GTD 中作为流程 A？
GDT/LDT 条目的最大数量为 8192 IIRC，查看 CPU 手册。是的，一个完全有效的场景。请记住，在句段下面有页面翻译。因此，即使这两个进程看起来有相同的段，但它们访问的实际内存并不相同。
感谢您的回复。代码只有一个段描述符，数据只有一个条目，还是可以有多个？操作系统在启动时加载 GDT 和段描述符表，它们在操作系统生命周期内保持不变，对吗？
可以有多个代码和数据段描述符。操作系统可以更改它们或添加更多。这取决于操作系统程序员。
windows下的FS/GS持有TEB/TIB基础，而后者又持有TLS数据等很多东西。

【解决方案2】：

OSDev.org 提供了 GDT 的 nice run down，但是，the tutorial 详细说明其实现更有趣。（您可能还对其较小、特权较低的表亲 LDT 感兴趣）

GDT 驻留在主内存中，并使用线性地址（通过LGDT）加载，因此它可能在分页内存中。
是的（参见glossary），您可以存储任何您喜欢的段基础，generally，CS 和 DS 是最低要求（如果使用 SYSENTER/，则需要用户+内核版本SYSEXIT)。
不，它宁愿改变 LDT（因为 x86 提供了交换它们的工具，但不提供 GDT，这需要设置实模式指令，并且在实模式和保护模式之间跳转是不可行的） .

【讨论】：

感谢您的链接和您的回答。

【解决方案3】：

我同意上述答案，但对于第 2 个问题，更完整的答案是：
段描述符指定段的大小、访问权限和段的特权级别、段类型和段的第一个字节的位置在线性地址空间中（称为段的基地址）。所以 Segment Descriptor 不仅仅是 CS, DS,... 寄存器。

【讨论】：