Assembly 如何使用分段来扩展内存？

我试图理解记忆模型，特别是分段的和扁平的。然而，大多数参考资料都太过技术化，似乎分段可以用来“扩展”内存，但这意味着什么？它是如何实现的？ 另外，在使用分段内存模型时，为什么一次只能使用64KB的地址

为什么一次只能使用64KB的地址

因为这就是16位偏移量在一个段中可以寻址的量

实模式下的x86分段只是

线性地址=segreg
为什么一次只能使用64KB的地址

因为这就是16位偏移量在一个段中可以寻址的量

实模式下的x86分段只是
linear address=segreg64 KiB限制不是使用分段时固有的，而是x86分段诞生和使用最多的环境，即16位x86处理器，其中地址为16位宽，因此只能索引64 KiB内存。1

分段本质上是一个绕过此限制的技巧：每个分段（大致）包含一个基址，您可以隐式或显式地引用一个16位地址。这允许您在较大的物理地址空间（稍后为虚拟地址空间）内同时拥有5个64 KiB的“视图”；这些视图也可以通过在相关段寄存器中加载不同的地址来移动

这个技巧特别有效，不同的指令在默认情况下使用不同的指令（通常用于大部分隔离的数据）默认情况下引用不同的段

代码是从CS（代码段）读取的，因此16位指令指针和近调用将引用它。堆栈指令（
push
、
pop
和
call
和
ret
）在堆栈段上运行；SP和BP通常相对于SS（堆栈段）进行解释

默认情况下，可以在内存操作数上操作的所有其他指令都在DS（数据段）上工作，除非您使用SP或BP作为基址寄存器，因为这意味着您在堆栈上操作，因此假定为SS；不过，您可以添加一个前缀，允许对另一段进行操作

最后，字符串指令对读时DS（可重写）和写时ES进行操作。这允许在数据空间（或另一段）和64 KiB以外的另一个位置之间轻松高效地复制数据。一种典型的安排是将ES指向视频存储器，并使用字符串指令在屏幕上复制图像数据

因此，一般来说，即使不改变段，您也可以通过ES（自80386年以来添加了FS和GS的三个）获得不同的64 KiB堆栈、代码、数据和一个“附件”地址空间，因此您可以同时寻址高达2 256 KiB（384 KiB）的内存，同时仍然保持（大部分）周围只有16位指针-尽管您必须记住它们所指的段

现在，一旦您需要实际寻址更多内存，那么事情就变得更加困难，从而在程序运行时更改段寄存器

代码非常简单-如果需要调用当前CS之外区域中的函数，则需要通过32位远指针执行“远调用”；只要远调用和远返回是匹配的，并且没有人尝试对代码进行近调用，这实际上是远调用，那么一切都会顺利进行

数据更加微妙；输入远指针、近指针，各种奇怪的DOS内存模型和东西很快就会变得杂乱无章——当用C这样的高级语言编程时，你不得不担心这种超低级的细节。我没有在内存模型中编写有远指针的软件的第一手经验，所以我不能分享我自己的经验，但是每个谈论它的人都同意它一点也不漂亮，我们都很高兴来到这样一个世界：指针只是一个平面地址空间中的指针


笔记
即使在32位平面寻址模式下，您仍然使用段寄存器，但它们都设置为零，因此所有段都相同，并且在您使用的地址和实际访问的内存之间不执行转换。FS/GS是一个例外，因为现代操作系统通常使用FS/GS来引用包含线程上下文数据的内存块
请记住，段可能会重叠。顺便说一句，这在高级语言中导致了进一步的复杂化，因为远指针的数字比较并没有给出实际指向地址相等的信息
64 KiB限制不是使用段时固有的，而是x86段诞生和使用最多的环境，即16位x86处理器，其地址为16位宽，因此只能索引64 KiB内存。1

分段本质上是一个绕过此限制的技巧：每个分段（大致）包含一个基址，您可以隐式或显式地引用一个16位地址。这允许您在较大的物理地址空间（稍后为虚拟地址空间）内同时拥有5个64 KiB的“视图”；这些视图也可以通过在相关段寄存器中加载不同的地址来移动

这个技巧特别有效，不同的指令在默认情况下使用不同的指令（通常用于大部分隔离的数据）默认情况下引用不同的段

代码是从CS（代码段）读取的，因此16位指令指针和近调用将引用它。堆栈指令（
push
、
pop
和
call
和
ret
）在堆栈段上运行；SP和BP通常相对于SS（堆栈段）进行解释

默认情况下，可以在内存操作数上操作的其他每一条指令都可以工作