任务状态段TSS及TSS描述符、局部描述符表LDT及LDT描述符

1.TSS介绍

在一个多任务环境中，当发生了任务切换，需保护现场，因此每个任务的应当用一个额外的内存区域保存相关信息，即任务状态段(TSS)；TSS格式固定，104个字节，处理器固件能识别TSS中元素，并在任务切换时读取其中信息。

2.GDT、TSS、LDT对比

GDT/LDT/TSS	对比	内容
GDT(全局描述符表)	整个系统只有一个GDT；通过全局描述符寄存器GDTR进行定位；	段描述符
LDT(局部描述符表)	每个任务都配有一个LDT，LDT基地址、界限等信息存放在任务对应的TCB中；通过局部描述符寄存器GDTR进行定位；将LDT视为一种特殊的内存段，则可为每一个LDT创建一个LDT描述符，将描述符存放到GDT中；访问LDT时：GDT选择子==>访问GDT==>LDT描述符==>访问LDT(==>加载到LDTR)；	段描述符
TSS(任务状态段)	每个任务都配有一个TSS，TSS基地址、界限等信息可以存放在任务对应的TCB中；通过任务寄存器TR进行定位；将TSS视为一种特殊的内存段，则可为每一个TSS创建一个TSS描述符，将描述符存放到GDT中；访问TSS时：GDT选择子==>访问GDT==>TSS描述符==>访问TSS(==>加载到TR)；	保存任务相关信息

各部分关系图：

3.任务寄存器TR与局部描述符表寄存器LDTR

TR，LDTR总指向当前任务的TSS，LDT。

TR(LDTR)寄存器包含16位TR(LDTR)描述符选择子+描述符高速缓存器；
加载TR和LDT分别使用指令ltr和lldt：

//操作数可以为16位通用寄存器或16位单元内存地址，不论寄存器还是内存单元，内容为16位TSS(LDT)选择子
ltr r/m16
lldt r/m16

将TSS(LDT)选择子加载到TR(LDTR)后，CPU访问GDT==>得到TSS(LDT)描述符==>将段界限、基址加载到TR(LDTR)高速缓存部分；若为TSS则TSS中’B’置1即忙；

3.TSS描述符格式

TSS描述符存放在GDT中；

TYPE中'B'：忙，刚创建时应为0，任务开始执行，挂起时为1，由硬件管理，防止切换任务切到自己；TSS描述符DPL必须为0，只有CPL为0能调用；

4.LDT描述符格式

LDT描述符存放在GDT中，在GDT中的选择子可以存入相应的TCB中；

段基地址指示LDT在内存中的起始地址；
段界限指示LDT的范围；
S-TYPE固定为'0-0010'，表明为LDT描述符；

5.TSS结构

组成	作用
0：任务链接域	前一个任务的TSS描述符的GDT选择子
SS0，SS1，SS2 ESP0，ESP1，ESP2	分别是0，1，2特权级的栈段选择子和对应栈段的栈顶指针；该部分应由任务创建者填写，且属于一般不变的静态部分，用于当通过门进行特权级转移时切换的栈
28：CR3	分页相关
32~92部分	处理器各寄存器快照，用于任务切换时，保存状态以便将来恢复现场；多任务环境中，每创建一个任务，OS至少要填写EIP,EFLAGS,ESP,CS,SS,DS,ES,FS,GS，当该任务第一次执行时，处理器从这加载初试环境，并从CS:EIP处开始执行，从此运行期间由固件更改；
96：LDT段选择子	即当前任务的LDT描述符的GDT选择子；
100：T	用于软件调试，在多任务环境中，若为1，每次切换到该任务引发一次调试异常中断；
I/0映射起始地址	用于决定当前任务是否可以访问特定硬件端口，填TSS段界限(103)即代表不用；

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