assembly - 为什么我不能改变段寄存器的值？ (MASM)

Question

我决定自学汇编语言。

我已经意识到，如果我尝试更改任何段寄存器的值，我的程序将无法编译。

我发现的每篇文章都说我确实可以更改至少 4 个段寄存器的值，那是什么？

我真的只对为什么此时感兴趣，我没有任何真正的目的来改变这些地址。

Answer 1

你说你对为什么感兴趣，所以:

在实模式下，段是物理内存的 64K“窗口”，这些窗口间隔 16 个字节。在保护模式下，段是物理内存或虚拟内存的窗口，其大小和位置由操作系统决定，并且它具有许多其他属性，包括进程必须具有什么权限级别才能访问它。

从这里开始，我所说的一切都是指保护模式。

内存中有一个称为全局描述符表 (GDT) 的表，其中保存了有关这些窗口大小和位置以及其他属性的信息。每个进程也可能有本地描述符表，它们以类似的方式工作，所以我只关注 GDT。

加载到段寄存器中的值称为段选择器。它是 GDT 或 LDT 的索引，带有一些额外的安全信息。自然地，如果程序尝试加载 GDT 边界之外的描述符，则会发生异常。此外，如果进程没有足够的权限访问该段，或者其他无效的内容，则会发生异常。

当异常发生时，内核会处理它。这种异常可能会被归类为段错误。所以操作系统会杀死你的程序。

最后还有一个警告:在 x86 指令集中，您不能将立即值加载到段寄存器中。您必须使用中间寄存器或内存操作数或 POP 到段寄存器中。

MOV DS, 160 ;无效 - 不会组装

MOV AX, 160 ;VALID - 组装，但可能会导致
MOV DS, AX ; 异常，从而导致程序死亡

我认为应该指出的是，该架构允许段堆。但是 AFAIK，当涉及到主流 x86 操作系统时，段寄存器仅用于几个目的:

安全机制，例如防止用户空间进程相互伤害或对操作系统造成伤害

处理多核/多核处理器

线程本地存储:作为优化，一些操作系统(包括 Linux 和 Windows)使用段寄存器进行线程本地存储(TLS)。由于线程共享相同的地址空间，线程很难在不使用系统调用或浪费寄存器的情况下“知道”其 TLS 区域的位置......它们是为了快速 TLS。请注意，在设置时，操作系统可能会跳过段寄存器并直接写入描述符缓存寄存器，这些寄存器是“隐藏”寄存器，用于缓存由对段寄存器的引用触发的 GDT/LDT 查找，在这种情况下，如果您尝试要从段寄存器中读取，您将看不到它。

除了用于 TLS 的每个线程一个段之外，实际上只有少数段(处理器数量的倍)被使用，并且仅由操作系统使用。应用程序可以完全忽略段寄存器。

这是由于操作系统设计，而不是任何技术限制。可能有嵌入式操作系统需要用户空间程序来处理段寄存器，尽管我不知道。