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情報の単位

単位 /BYTE /bit /pattern example
16進一桁 0.5 4 16
BYTE 1 8 256 char=ASCII
WORD 2 16 65536 short
DOUBLE WORD 4 32 4294967296 int
4KiB 4096=16**3 32768 膨大 1ページ

CPUのレジスタ

16bitレジスタ

  • AX: accumulator. 演算に便利
  • CX: counter. カウントに便利
  • DX: data
  • BX: base
  • SP: stack pointer
  • BP: base pointer
  • SI: source（読み込み）index
  • DI: destination（書き込み）index

Xはextendedの略

FLAGSレジスタ

特別な16bitレジスタ。フラグ情報が詰まっている。

| 15 | 14 | 13   | 12 | 11 | 10 | 9  | 8  | 7  | 6  | 5 | 4  | 3 | 2  | 1 | 0  |
|    | NT | IOPL      | OF | DF | IF | TF | SF | ZF |   | AF |   | PF |   | CF |
  • CF: キャリーフラグ
  • IF: 割り込みフラグ

セグメントレジスタ

  • ES: extra segment
  • CS: code segment
  • SS: stack segment
  • DS: data segment
  • FS: 本名なし
  • GS: 本名なし

セグメンテーションに使う。BIOSなどの16bitモードでは16倍して番地に足す(p.52)ことでメモリを1MBまで水増しするが、32bitモードではその表すセグメントの開始番地を足すことでずらす(p.112)。

GDTR

Global (segment) Descriptor Table（大域セグメント記述子表）を定義するために使う。 セグメントのためには、

  • セグメントの大きさ
  • 開始番地
  • 属性

をまとめた8B=64bitの情報(Segment Descriptor)を管理する必要がある。しかし、32bitモードでもセグメントレジスタは16bitのままであるので足りない。 なのでテーブルを使う。セグメント番号のみをセグメントレジスタは記憶し、具体的にどのようなSegment Descriptorなのかはその番号から参照して用いる。

セグメントレジスタは16bitなので、CPUの仕様上使えない下3bitを除いた13bit=[0,8191]がセグメント番号として使える。 それぞれの番号に対応するSegment Descriptorの実際の内容はメモリに書き込まれる。それぞれ8Bより8192*8B=64KB必要となる。これをGDTと言う。 GDTはどこにおいてもいいが、単純に連続したメモリにするとして、その先頭番地と設定の個数くらいはCPU側でも覚えておく必要があるだろう。

これを覚えておくのがGDTR (- Register)。合計48bitの特別なレジスタ。

|47|46|45|44|43|42|41|40|39|38|37|36|35|34|33|32|31|30|29|28|27|26|25|24|23|22|21|20|19|18|17|16|15|14|13|12|11|10|9|8|7|6|5|4|3|2|1|0|
|Base                                                                                           |Limit                                |
  • Base: GDTのある番地
  • Limit: GDTの有効バイト数-1。2^16B = 64KBなので、確かにこれだけあれば最大値まで記述可能。

なお、セグメントの内容は以下の通り([Wikipedia-Segment_descriptor])。たしかに64bit。

|31|30|29|28|27|26|25|24|23|22|21|20 |19|18|17|16         |15|14|13|12|11  |10 |9  |8|7|6|5|4|3|2|1|0    |
|Base Address[31:24]    |G |D |L |AVL|Segment Limit[19:16]|P |DPL  |1 |Type|C/E|R/W|A|Base Address[23:16]|
|Base Address[15:0]                                       |Segment Limit[15:0]                           |

IDTR

GDTRと同様に、割り込みを記述するテーブルIDTと、その情報を表すレジスタ。ただし、IDTRは8bit=[0,255]より256個まで。よって256*8B=2KB。

IDTの内容は以下の通り ( OSDev ) 。

|31|30|29|28|27|26|25|24|23|22|21|20|19|18|17|16|15|14|13|12|11|10|9|8|7|6|5|4|3|2|1|0|
|Offset[31:16]                                  |P |DPL  |S |Type     |0|0|0|0|0|0|0|0|
|Selector[15:0]                                 |Offset[15:0]                         |

8bitレジスタ

16bitレジスタの一部。

  • AL: accumulator low
  • CL: counter low
  • DL: data low
  • BL: base low
  • AH: accumulator high
  • CH: counter high
  • DH: data high
  • BH: base high

SP,BP,SI,DIについてはこれらのL/Hレジスタはないので、もし使いたければこれらのいずれかに一度コピーしてアクセスする

32bitレジスタ

  • EAX
  • ECX
  • EDX
  • EBX
  • ESP
  • EBP
  • ESI
  • EDI

Eはextendedの略。

また、8bitのときと同様、16bitレジスタは32bitレジスタの一部。例えばAXはEAXの下位16bit。32bitレジスタの上位16bitにアクセスする方法はない。もし使いたい場合、シフトして下位16bitを取れば良い