Контроль предела

Дескрипторные таблицы

Дескрипторные таблицы - это массивы памяти переменной длины, содержащие восьмибайтные элементы - дескрипторы. Дескрипторная таблица может иметь длину от 8 байт до 64Кбайт и в каждой таблице может быть до 8192 дескрипторов. Старшие 13 битов селектора используются как индекс в таблице дескрипторов. Поскольку эти таблицы обслуживает операционная система, то команды загрузки таблицы дескрипторов являются привилегированными командами.

Существуют две обязательных дескрипторных таблицы - глобальная дескрипторная таблица (Global Descriptor Table - GDT) и дескрипторная таблица прерывания (Interrupt Descriptor Table - IDT),- а также множество (до 8191) локальных дескрипторных таблиц (Local Descriptor Table - LDT), из которых в один момент времени процессору доступна только одна. Расположение дескрипторных таблиц определяется регистрами процессора GDTR, IDTR, LDTR. Регистры GDTR и IDTR - 6-байтные, они содержат 32 бита линейного базового адреса дескрипторной таблицы и 16 бит предела таблицы. Программно доступная часть регистра LDTR (16 бит) содержит селектор LDT. Дескрипторы LDT находятся в GDT.

GDT содержит дескрипторы, доступные всем задачам в системе. GDT может содержать дескрипторы любых типов: и дескрипторы сегментов, и системные дескрипторы (кроме шлюзов прерываний и ловушек). Первый элемент GDT (с нулевым индексом) не используется. Ему соответствует нуль-селектор, обозначающий "пустой" указатель.

Таблицы LDT обеспечивают способ изоляции сегментов программы и данных исполняемой задачи от других задач. LDT связана с конкретной задачей и может содержать только дескрипторы сегментов, шлюзы вызовов и шлюзы задач.

Сегмент не может быть доступен задаче, если его дескриптор не существует ни в текущей таблице LDT, ни в таблице GDT. Использование двух дескрипторных таблиц позволяет, с одной стороны, изолировать и защищать сегменты исполняемой задачи, а, с другой стороны, позволяет разделять глобальные данные и код между различными задачами.

IDT может содержать только шлюзы задач, шлюзы прерываний или шлюзы ловушек.

Типы системных дескрипторов
	резерв		резерв
	доступный 16-битный TSS		доступный 32-битный TSS
	LDT	A	резерв
	занятый 16-битный TSS	B	занятый 32-битный TSS
	16-битный шлюз вызова	C	32-битный шлюз вызова
	шлюз задачи	D	резерв
	16-битный шлюз прерывания	E	32-битный шлюз прерывания
	16-битный шлюз ловушки	F	32-битный шлюз ловушки

Дескрипторы TSS (сегмента состояния задачи) и LDT так же, как и дескрипторы сегментов содержат 32-битный линейный базовый адрес и 20-битный предел. Дескрипторы шлюзов содержат в битах 16-31 селектор вызываемого сегмента кода, а в битах 0-15 и 48-63 смещение точки входа (в шлюзе задачи не используется), а биты 32-39 зарезервированы и должны содержать 0 (для шлюза вызова биты 32-36 определяют количество параметров, передаваемых в стек вызываемой процедуры).

Для обеспечения совместимости с МП 80286 поддерживаются все 16-битные дескрипторы МП 80286. Дескрипторы МП 80286 содержат 24-разрядный адрес и 16-разрядную границу. С другой стороны, дескрипторы 32-битных процессоров имеют 32-разрядный базовый адрес, 20-разрядную границу и бит дробности G. Таким образом, если старшее слово дескриптора равно нулю, то это дескриптор МП 80286.

Контроль пределя является частью механизма защиты на уровне сегментов, поэтому важную роль в контроле предела играет дескриптор сегмента.

В проверке контроля предела участвуют следующие биты из дескриптора сегмента:

· бит 55 - бит гранулярности (Granularity, G);

· бит 54 - размер по умолчанию (Default Size, D) (для сегментов стека);

· бит 42 - расширение вниз (Expand-down, E) (для сегментов данных).

Когда бит гранулярности G сброшен, предел задается 20-битным значением в байтах и варьируется от 00000 до FFFFFh (1Мбайт). Когда бит гранулярности G установлен, процессор сдвигает 20-битное значение предела на 12 бит влево. В этом случае предел сегмента задается в 4Кбайтных страницах и варьируется от FFFh (предел равен 0) до FFFFFFFFh (предел равен FFFFFh). Именно в этом случае размер сегмента может достигать 4Гбайт. Когда выставлен бит гранулярности, процессор не подвергает контролю младшие 12 бит линейного адреса. Например, при пределе 0 смещения 00000000-00000FFFh не вызывают исключения.

Для всех типов сегментов, кроме сегментов данных, расширяемых вниз (E=1), предел - это максимальное смещение в сегменте, по которому допустимо чтение одного байта. Т.е. значение предела на 1 меньше размера сегмента. Нарушение общей защиты возникнет, если программа попытается прочитать:

· один байт по смещению, превышающему предел сегмента;

· одно 16-битное слово по смещению, превышающему предел сегмента - 1;

· одно двойное (32-битное) слово по смещению, превышающему предел сегмента - 3;

· одно четверное (64-битное) слово по смещению, превышающему предел сегмента - 7 и т. п.

В сегментах данных, расширяемых вниз, (обычно это сегменты стека) значение предела играет противоположную роль. Значение предела соответствует минимальному смещению, обращение по которому вызывает исключение. Таким образом, для 16-битных сегментов (D=0) допустимым диапазоном адресов является "предел+1"... FFFFh, а для 32-битных сегментов (D=1) - "предел+1"... FFFFFFFFh. Для таких сегментов размер максимален, когда предел равен 0.

Контроль предела позволяет легко выявить ошибки "убегания" кода, выхода за пределы массива, неверного вычисления указателей.

В дополнение к контролю пределов сегментов, процессор контролирует пределы дескрипторных таблиц (GDT, LDT, IDT) и сегментов состояния задач (TSS). Таким образом, программа не может обратиться к памяти по селектору сегмента, дескриптор которого не попадает в предел дескрипторной таблицы.

Дата добавления: 2014-01-07