段描述符属性

之前介绍了，段描述符是用来填充段寄存器余下位置的，然而段寄存器余下位置有80位，而段描述符仅有64位，那到底是如何填充的呢？这篇就从这个问题开始，逐步探究段描述符的属性。首先，回顾一下段描述符的结构：

P位

P位，位于段描述符高4字节的第15位，是判断描述符是否有效的位置。

P = 1：该描述符有效
P = 0：该描述符无效

G位

在解析G位前，先来回顾下之前的问题，64位的段描述符到底是如何分配给段寄存器余下80位的。首先回顾一下段寄存器的结构：

struct SegMent {
    WORD selector;
    WORD attribute;
    DWORD base;
    DWORD limit;
}

段选择子：由mov/les/lds/lss/lfs/lgs指令直接写入16位。
属性：段描述符中高4字节的第8-23位，刚好16位，作为属性写入段寄存器。
基址：将段描述符高4字节中第24-31位，与第0-7位拼接成作为高16位，低四字节的第16-31位作为低16位，拼接成32位，作为Base，写入到段寄存器里。 (这里没用~号是因为会转义成删除线)
限长：这里就要用到G位了。首先观察段描述符结构，可以发现，在高4字节的第16-19位，与低4字节的第0-15位，都是段限长，将他们拼接起来，也就是20位，那这20位是如何扩展成32位呢？这里就要用到这部分的关键G位了，当G的值为0时，表示以字节为单位，这时，假设Limit的值加起来为FFFFF(20位)，则取0x000FFFFF作为Limit写入段寄存器；当G的值为1时，表示以4KB为单位，这样去理解，如果一个段的大小为1KB，也就是1024B或0x400B，这时，实际上能取的范围是0-1023或0-0x3FF，所以此时的Limit应该为3FF。这样当以单位为4KB来计算一个段的Limit时，若Limit的值为1，说明可以取0和1两个值，也真正的大小实际上是2，所以用2*4KB=8192B=0x2000B，但是真是可以取到的值为0-1FFF，所以此时写入段寄存器Limit的值为1FFF。同理，若段描述符Limit的值为FFFFF，真正写入段寄存器的值为FFFFFFFF(32位)。

具体的公式如下：
Code
1
2
3
4
5
G = 0: = Limit
G = 1: (Limit + 1)*4KB - 1
= Limit*4KB + 4KB - 1
= (Limit<<12) + 0xFFF
= (Limit<<12)|0xFFF

以上也就真正完成了段描述符拆分写入段寄存器的过程，值得注意的是，FS对应的段描述符较为特殊，拆分后的值与段寄存器中的值不符合，后续会再次说明。

S位

位于段描述符高4字节的第12位

S = 1：描述代码段或数据段
S = 0：描述系统段

这里教大家一个小g巧，S位在第12位，P位在第15位，在Windows操作系统中，DPL只有可能是11或者00这两种情况，所以当第12~16位是值为1001(9)或1111(F)时，该段描述符一定是数据段或者代码段。此外系统段大多数情况下值为1000(8)，因为代码段或者数据段很少拥有DPL值为0的权限。

Type域

Type域位于段描述符的第8~11位，不同段，每个位所含意义也不同

数据段

Code

1	S位 == 1 && 第11位 == 0

由图，数据段具有三个属性位，E，W，A

A：Accessed，表示该段描述符是否有过被加载到段寄存器。

W：Write，表示该描述符所描述的数据段，是否可写。

E：Expand，扩展方向。值为0时，正常向上扩展；值为1时，向下扩展。

由图，正常情况下，E位为0时，扩展方向是正常向上的，假设已知fs.Base和Limit，右图绿色部分即为有效部分（这样理解，Windows中堆栈都是由高到低，所以向上扩展的情况如右图绿色部分）当E位为1时，扩展方向是向下的，此时，相同条件下，左图的绿色部分为有效范围。

代码段

Code

1	S位 == 1 && 第11位 == 1

由图，数据段具有三个属性位，E，W，A

A： Accessed，同数据段

R：Read，表示该描述符所描述的代码段，是否可读。

C：一致位：

C = 1：一致代码段
C = 0：非一致代码段

具体如何区分，后面会详细说明

由于代码段和数据段的主要区别是第11位，所以只需要判断8~11位这个16进制数是否大于8就可以确定该段为代码段还是数据段。

系统段

当S=0时，该段描述符为系统描述符，具体分类如下：

DB位

对CS段的影响：
- D = 0：采用32位寻址方式
- D = 1：采用16位寻址方式
对SS段的影响：
- D = 1：隐式堆栈访问指令（如：PUSH POP CALL）使用32位堆栈指针寄存器ESP
- D = 0：隐式堆栈访问指令（如：PUSH POP CALL）使用16位堆栈指针寄存器SP
- 隐式堆栈访问指令：例如push ebp，这句指令没有出现esp却修改了esp的值，就叫做隐式堆栈访问指令
向下扩展的数据段：
- D = 1：段上线为4GB
- D = 0：段上线为64KB
- 实际上是限制扩展有效范围，大致如下

由于DB，对于64位的系统来说，理论上影响不大，所以这个位暂不深究，以后若是用到再返回讨论

参考教程：https://www.bilibili.com/video/av68700135?p=11