前回、２８６タスクステートセグメントなる新たなメモリ上のオブジェクト登場。しかしタスク・スイッチには「タスク・ゲート」などさらに新たなものどもがついてくるのでした。いったい何かどれだけあるの？今回は、セグメント・デスクリプタなるものを列挙してみたいと思います。２８６だけでなく３８６以降の３２ビットもチョイ含むっと。
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※実機動作確認（といってもエミュレータなんだけれども）には以下を使用させていただいております。
GDT、LDT、IDT
さて、前回までに２つ、デスクリプタ・テーブルというものがメモリ上にあり、２８６以降のCPUは、プロテクトモードに遷移するとそれを参照するようになると説明しました。実はもう一つテーブルがあります。全貌が以下に
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- IDT（インタラプト・デスクリプタ・テーブル）
- GDT（グローバル・デスクリプタ・テーブル）
- LDT（ローカル・デスクリプタ・テーブル）
新登場のIDTは、ぶっちゃけリアルモードの割り込みベクタテーブルに相当するものです。リアルモードでは、割り込みや例外が発生したときに、メモリの最下位に置かれている割り込みベクタテーブルを参照し、そこにセグメントアドレスとオフセットが書かれているので、その指し示す番地に制御を移すのでした。
一方、プロテクトモードでは、IDTというデスクリプタテーブルに何種類もある「割り込みゲート」だの「トラップ・ゲート」などいうゲート様が鎮座しており、ハードウエア割り込み、ソフトウエア割り込み、ソフトウエアにより発生する例外は、みなIDTでの検査を受けてから、さらに先で示される実際の命令アドレスに制御を移すという機構になってます。
今回、まず、３つのデスクリプタ・テーブルの中に置かれているデスクリプタにはどんなものがあるのか、まず見ていきたいと思います。
デスクリプタのレイアウト
１６ビットの８０２８６でも、３２ビット化された８０３８６以降のプロセッサでも１個のデスクリプタはメモリ上で８バイトの領域を占めます。以前述べたとおり、GDTやLDTであれば最大８K個のデスクリプタを格納できます。新登場のIDTは、割り込みや例外の番号が０から２５５なので、合計２５６個分デス。
８バイトの領域のうち、
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- 下の６バイトは２８６でも３８６以降でも共通
- 上の２バイトは２８６では予約（０フィル）、３８６以降で使用
ということになってます。つまり１６ビットの２８６では上の２バイトは使っていないのですが、必ずオール０でなければならないということになってます。ここにミソ（「デフォルト」ビット）があり、２８６のセグメンテーションと３８６以降の３２ビットモード下でのセグメンテーションを共存させるようになってます。
まずは、メモリ上、プログラムやデータを置くためのメモリ領域であるメモリ・セグメントを記述するデスクリプタを見ていきます。
一番下のLIMIT15..0とかかれている部分がメモリ番地上＋０の位置です。横幅はワード（x86では１６ビット）です。薄い下の３ワード（６バイト）が２８６、３８６以降共通部分、上の濃い１ワードが３８６以降で拡張された部分です。
下から見ていくと、１６ビット幅のLIMITフィールドがあります。これがセグメントのサイズを示してます。１６ビットなので最大６４Kバイト長までのセグメントを定義できるようになってます。
つづく３バイトばBASEフィールドです。２４ビット幅なので最大１６Mバイトまでのメモリアドレスを指すことができるようになってます。１６Mバイト＝８０２８６の物理メモリ空間デス。
その後のPとかTYPEとかを一旦おいておいて、上にあるG、D、０、AVLという４ビットを見てください。ここは３２ビットモードで定義された部分です。ここで、D（デフォルト）ビットが１の場合は、以下のように上記のLIMITとBASEが「継ぎ足され」るようになってます。
まずBASEは、最上位のバイトにもう８ビットあるので、これを継ぎ足して合計３２ビット、つまり４Gバイトの空間を指し示すことが可能となります。これは３２ビットモードの「線形アドレス空間」の最大値です（まだこの先にページングがあるので物理空間ではない）
次にLIMITは、４ビット分継ぎ足しできるので、合計２０ビットとなります。素のバイト単位では１Mバイト・サイズが最大となります。しかし、お隣にGビット（グラニュアリティ）あり、このビットにも１を立ててやることで、その２０ビットはバイト単位ではなく４Kバイト・ページ単位であることになるのです。勿論４Kバイトは３８６以降が備えるページングの基本単位です。これにより２０＋１２（４Kページ）で、最大４Gバイトのサイズまで１個のセグメントをデカくすることができます。およよ。
なお、AVLはOSなどが利用してかまわないビットらしいです。
さて、２８６、３８６に共通なP、DPL、DT、TYPEというフィールドを見ていきます。まずメモリ・セグメントにおいてはDTは１です。DTを０にすると後でみる他のセグメントの意味になります。Pはプレゼントで、セグメントの在、不在を示すもの、DPLはメンドクセー、プリビレッジレベルというものです。該当のデスクリプタの特権ね。そして最後のTYPE部分はこんな感じ。
下にある１ビットAは、該当セグメントが実際にプロセッサにロードされて、アクセス中だったら１、そうでなかったら０となるアクセスビットです。プロセッサはイチイチこんなところまでハードで上げ下げしてます。他のタイプは上の図でだいたい分かるでしょう。？なのは、上方伸長、下方伸長、コンフォーミングですかね。上方伸長は、ベースアドレスを下位の基点としてメモリアドレスの上方に伸びる「フツー」のセグメントです。一方、下方伸長は、ベースアドレスを上位の基点としてメモリアドレスの下方の伸びる「スタックなどに使いやすい」セグメント（決まりはないが）です。コンフォーミングは、高い特権のコードセグメントを低い特権の他のセグメントから呼び出ししやすくするための便宜的に特権を操作するための仕組みです。OSのサービスなどを、特権の低いアプリから呼び出せるようにしたいときに使うみたい。
ここまではメモリブロックを管理するためのメモリ・セグメント・デスクリプタでした。以下は、前回登場のTSS（タスク・ステート・セグメント）やLDT自体を管理するためのシステム・セグメント・デスクリプタです。
上記を見ると分かるとおり、DTビットが０であることを除けば、メモリ・セグメント・デスクリプタと似ています。
ただし、TYPEについてはゲート・デスクリプタと共通で列挙した方が良いので、先にゲート・デスクリプタのレイアウトを掲げます。
ゲート・デスクリプタが支配する制御転送についてはまた次回とするつもりですが、簡単にいうと「なんちゃらゲート」共は、
他のデスクリプタを参照している間接的なデスクリプタ
です。「なんちゃらゲート」単体では完結せず、そこでナンヤカンヤ検査をしたり準備をした上で、既に登場している他のセグメント・デスクリプタに後はお任せ、するスタイルです。
システム・セグメント・デスクリプタとゲート・デスクリプタに共通するTYPEフィールドを列挙したものが以下に。
前回登場のTSSもここに登場してます。286と386（386以降の32ビットモード）の２種類、そしてビジーとビジーでないの両ステータスあります。コール・ゲート、割り込みゲート、トラップゲートなどというゲートどもあり、これらも286と386の２種類。
今回はこの辺でおなか一杯、消化不良っと。また今度ね。