全局描述符表 GDT（Global Descriptor Table） 在Protected Mode下，一個重要的必不可少的數據結構就是GDT（Global Descriptor Table）。
基本介紹
- 中文名：全局描述符表
- 外文名：Global Descriptor Table
- 類型：數據結構
- 領域：科學技術
為什麼要有GDT？我們首先考慮一下在Real Mode下的編程模型：
在Real Mode下，我們對一個記憶體地址的訪問是通過Segment:Offset的方式來進行的，其中Segment是一個段的Base Address，一個Segment的最大長度是64 KB，這是16-bit系統所能表示的最大長度。而Offset則是相對於此Segment Base Address的偏移量。Base Address+Offset就是一個記憶體絕對地址。由此，我們可以看出，一個段具備兩個因素：Base Address和Limit（段的最大長度），而對一個記憶體地址的訪問，則是需要指出兩點：1.使用的是哪個段 2.相對於這個段Base Address的Offset，這個Offset應該小於此段的Limit。當然對於16-bit系統，Limit不用指定，默認為最大長度64KB，而 16-bit的Offset也永遠不可能大於此Limit。我們在實際編程的時候，使用16-bit段暫存器CS（Code Segment），DS（Data Segment），SS（Stack Segment）來指定Segment，CPU將段暫存器中的數值向左偏移4-bit，放到20-bit的地址線上就成為20-bit的Base Address。
到了Protected Mode，記憶體的管理模式分為兩種，段模式和頁模式，其中頁模式也是基於段模式的。也就是說，Protected Mode的記憶體管理模式事實上是：純段模式和段頁式。進一步說，段模式是必不可少的，而頁模式則是可選的——如果使用頁模式，則是段頁式；否則這是純段模式。
既然是這樣，我們就先不去考慮頁模式。對於段模式來講，訪問一個記憶體地址仍然使用Segment:Offset的方式，這是很自然的。由於 Protected Mode運行在32-bit系統上，那么Segment的兩個因素：Base Address和Limit也都是32位的。IA-32允許將一個段的Base Address設為32位所能表示的任何值（Limit則可以被設為32位所能表示的2^12的整數倍的任何值），而不象Real Mode下，一個段的Base Address只能是16的倍數（因為其低4-bit是通過左移運算得來的，只能為0，從而達到使用16-bit段暫存器表示20-bit Base Address的目的），而一個段的Limit只能為固定值64 KB。另外，Protected Mode，顧名思義，就是為段訪問提供了保護機制，也就說一個段的描述符需要規定對自身的訪問許可權（Access）。所以，在Protected Mode下，對一個段的描述則包括3方面因素：[Base Address, Limit, Access]，它們加在一起被放在一個64-bit長的數據結構中，被稱為段描述符。這種情況下，如果我們直接通過一個64-bit段描述符來引用一個段的時候，就必須使用一個64-bit長的段暫存器裝入這個段描述符。但Intel為了保持向後兼容，將段暫存器仍然規定為16-bit（儘管每個段暫存器事實上有一個64-bit長的不可見部分，但對於程式設計師來說，段暫存器就是16-bit的），那么很明顯，我們無法通過16-bit長度的段暫存器來直接引用64-bit的段描述符。
怎么辦？解決的方法就是把這些長度為64-bit的段描述符放入一個數組中，而將段暫存器中的值作為下標索引來間接引用（事實上，是將段暫存器中的高13 -bit的內容作為索引）。這個全局的數組就是GDT。事實上，在GDT中存放的不僅僅是段描述符，還有其它描述符，它們都是64-bit長，我們隨後再討論。
GDT可以被放在記憶體的任何位置，那么當程式設計師通過段暫存器來引用一個段描述符時，CPU必須知道GDT的入口，也就是基地址放在哪裡，所以 Intel的設計者門提供了一個暫存器GDTR用來存放GDT的入口地址，程式設計師將GDT設定在記憶體中某個位置之後，可以通過LGDT指令將GDT的入口地址裝入此暫存器，從此以後，CPU就根據此暫存器中的內容作為GDT的入口來訪問GDT了。
GDT是Protected Mode所必須的數據結構，也是唯一的——不應該，也不可能有多個。另外，正像它的名字（Global Descriptor Table）所揭示的，它是全局可見的，對任何一個任務而言都是這樣。
除了GDT之外，IA-32還允許程式設計師構建與GDT類似的數據結構，它們被稱作LDT（Local Descriptor Table），但與GDT不同的是，LDT在系統中可以存在多個，並且從LDT的名字可以得知，LDT不是全局可見的，它們只對引用它們的任務可見，每個任務最多可以擁有一個LDT。另外，每一個LDT自身作為一個段存在，它們的段描述符被放在GDT中。
IA-32為LDT的入口地址也提供了一個暫存器LDTR，因為在任何時刻只能有一個任務在運行，所以LDT暫存器全局也只需要有一個。如果一個任務擁有自身的LDT，那么當它需要引用自身的LDT時，它需要通過LLDT將其LDT的段描述符裝入此暫存器。LLDT指令與LGDT指令不同的是，LGDT指令的運算元是一個32-bit的記憶體地址，這個記憶體地址處存放的是一個32-bit GDT的入口地址，以及16-bit的GDT Limit。而LLDT指令的運算元是一個16-bit的選擇子，這個選擇子主要內容是：被裝入的LDT的段描述符在GDT中的索引值——這一點和剛才所討論的通過段暫存器訪問段的情況是一樣的。
