assembly - "FS"/"GS"寄存器的用途是什么？

Question

所以我知道以下寄存器及其用途应该是什么:

• CS = 代码段(用于 IP)

• DS = 数据段(用于 MOV)

• ES = 目标段(用于 MOVS 等)

• SS = 堆栈段(用于 SP)

但是以下寄存器的用途是什么？

• FS =“文件段”？

• GS = ???

注意:我不是询问任何特定的操作系统 - 我只是询问 CPU 打算将它们用于什么用途(如果有的话)。

Answer 1

它们的用途以及 Windows 和 Linux 的用途。

段寄存器背后的初衷是允许程序访问许多不同(大)的内存段，这些内存段是独立的并且是持久虚拟存储的一部分。这个想法取自1966 Multics operating system ，将文件视为简单的可寻址内存段。没有废话“打开文件，写入记录，关闭文件”，只是“将此值存储到该虚拟数据段中”并进行脏页刷新。

我们当前的 2010 年操作系统是一个巨大的倒退，这就是为什么它们被称为“太监”。您只能对进程空间的单个段进行寻址，从而提供所谓的“平坦(恕我直言，乏味)地址空间”。 x86-32 机器上的段寄存器仍然可以用于真正的段寄存器，但没有人打扰(Intel 前总裁 Andy Grove 在上个世纪有过一次相当著名的公开拟合，当时他在所有那些 Intel 工程师花费了精力和时间之后发现了这一点)他花钱来实现这个功能，但没有人会使用它。走吧，安迪!)

AMD 在转向 64 位时决定他们并不关心是否消除了 Multics 作为一种选择(这是仁慈的解释；无情的是他们对 Multics 一无所知)，因此禁用了 64 位段寄存器的一般功能模式。线程仍然需要访问线程本地存储，并且每个线程都需要一个指针......在可立即访问的线程状态中的某个位置(例如，在寄存器中)......到线程本地存储。由于 Windows 和 Linux 在 32 位版本中都使用 FS 和 GS(感谢 Nick 的澄清)来实现此目的，AMD 决定让 64 位段寄存器(GS 和 FS)基本上仅用于此目的(我认为您可以使它们指向进程空间中的任何位置；我不知道应用程序代码是否可以加载它们)。英特尔担心自己的 64 位市场份额不会输给 AMD，而安迪已经退休，因此决定复制 AMD 的计划。

恕我直言，让每个线程的内存映射都有一个绝对虚拟地址(例如，0-FFF)作为其线程本地存储(不需要[段]寄存器指针!)；早在 20 世纪 70 年代，我就在 8 位操作系统中做到了这一点，它非常方便，就像有另一个大寄存器堆栈可以使用一样。

所以，段寄存器现在有点像你的附录。它们有一个残余的目的。这是我们集体的损失。

不了解历史的人不一定会重蹈覆辙；他们注定会做更愚蠢的事情。