OS X、gcc、x86、分段、分页、段错误、总线错误答案

【问题标题】：OS X, gcc, x86, segmentation, paging, seg fault, bus errorOS X、gcc、x86、分段、分页、段错误、总线错误
【发布时间】：2011-10-02 10:24:48
【问题描述】：

对于 osx、gcc、现代 x86：

x86 分割 h/w 和 paging h/w 是如何使用的？

【问题讨论】：

请不要在同一个问题中提出多个问题。如果你有不止一件事要问，就问多个问题。在一个问题中问不止一件事会阻止人们回答，如果他们只知道你的多个问题的一部分的答案，并且很难有一个被接受的答案。
好的，除了一个问题，我删除了所有问题。

标签： macos gcc x86 paging osdev

【解决方案1】：

在大多数情况下¹，不使用分段硬件。当前大多数操作系统将 CS、DS、SS 和 ES 设置为全部指向所有内存（基地址为 0，限制为 4Gig）。每个都设置为允许完全访问所有内存（CS->执行、DS、ES、SS->读/写）。

这意味着几乎所有真正的访问控制都是通过寻呼单元完成的。基本思想是将特定进程可访问的页面映射到该进程。虚拟内存中的页面被映射，但标记为不存在，因此尝试读/写它们会导致异常；操作系统将分页文件中的数据读入RAM，将数据标记为存在，然后重新启动指令。

就页面的标记方式而言，大多数可执行代码将被标记为只读，并且将在进程之间共享。大多数数据和堆栈将被标记为读/写并且不会被共享。根据具体的系统，堆栈空间通常会设置 NX 位以防止其被执行。

还有一些其他的点点滴滴有点不同。例如，大多数操作系统（包括 OS/X，如果有记忆的话）设置了一个堆栈保护页面——堆栈顶部的一个页面，不允许访问。当/如果您尝试访问它时，操作系统会捕获异常，分配另一页堆栈空间，并重新启动指令。这意味着您可以为堆栈分配（比如说）4 兆字节的地址空间，但只为大致已使用的空间分配实际的 RAM（显然以页面大小为增量）。

硬件还支持“大”（4 兆字节）页面。这些主要用于映射大块连续内存，例如显卡上对 CPU 直接可见的内存部分。

这只是一个非常高级视图，但如果不知道您关心什么，就很难提供更多细节。试图涵盖整个操作系统对分页的所有使用可能会占用整本（大）书。

¹ Windows（与大多数其他系统不同）确实很少使用分段——它将 FS 设置为指向线程信息块 (TIB) 的指针，它可以访问一些基本信息关于当前线程。这对 Windows 的结构化异常处理（和向量化异常处理）特别有用（并被使用）。

【讨论】：

谢谢，杰瑞。你达到了我想知道的。