X86汇编语言-从实模式到保护模式—笔记（36）-第14章 任务和特权级保护（2）

兰陵月

14.1.2 全局空间和局部空间

每个任务实际上包括两个部分：全局部分和私有部分。全局部分是所有任务共有的，含有操作系统的软件和库程序，以及可以调用的系统服务和数据；私有部分则是每个任务各自的数据和代码，与任务所要解决的具体问题有关，彼此并不相同。如图14-002和图14-003。

任务实际上是在内存中运行的，所以，所谓的全局部分和私有部分，其实是地址空间的划分，即全局地址空间和局部地址空间，简称全部空间和局部空间。

地址空间的访问是依靠分段机制来进行的。具体地说，需要先在描述符表中定义各个段的描述符，然后再通过描述符来访问它们。因此，全局地址空间是用全局描述符表（GDT）来指定的，而局部地址空间则是由每个任务私有的局部描述符表（LDT）来定义的。

从程序员的角度来看，任务的全局空间包含了操作系统的段，是由别人编写的，但是他可以调用这些段的代码，或者获取这些段中的数据；任务局部空间的内容是由程序员自己创建的。通常，任务会在自己的局部空间运行，当它需要操作系统提供的服务时，转入全局空间执行。

每个段描述符对应着一个内存段。很显然，在一个任务的全局地址空间上，可以划分出2^13个段，也就是8192个段。又因为段内偏移是32位的，段的最大长度可以达到4GB，因此，一个任务的全局地址空间，其总大小为2^13×2^32=2^45字节，即32TB。同样的道理，局部描述符表LDT可以定义2^13个，也就是8192个描述符，每个段的最大长度也是4GB，所以一个任务的局部地址空间最大也是32TB。

这样一来，每个任务的总地址空间为64TB。在一个只有32根地址线的处理器上，无论如何也不可能提供这样巨大的存储空间，但是不要紧张，这只是虚假的，或者说虚拟的地址空间。操作系统允许程序的编写者使用该地址空间来写程序，即，使用虚拟地址或者逻辑地址来访问内存，就像他真的拥有这么巨大的地址空间一样。
编译器不考虑处理器可寻址空间的大小，也不考虑物理内存的大小，它只是负责编译程序。当程序编译时，编译器允许生成非常巨大的程序。但是，当程序超出了物理内存的大小时，或者操作系统无法分配这么大的物理内存空间时，怎么办呢？

同一块物理内存，可以让多个任务，或者每个任务的不同段来使用。当执行或者访问一个新的段时，如果它不在物理内存中，而且也没有空闲的物理内存空间来加载它，那么，操作系统将挑出一个暂时用不到的段，把它换出到磁盘中，并把那个腾出来的空间分配给马上要访问的段，并修改段的描述符，使之指向这段内存空间。下一次，当被换出的那个段马上又要用到时，再按相同的办法换回到物理内存。所有这一切，任务（如果它有思维的话）和程序的编写者是不必关心的，这就是虚拟内存管理的一般方法。