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Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming · レッスン

セグメンテーションとグローバルディスクリプタテーブル（GDT）

ページングと連携するx86のセグメンテーションを学びます。セグメントセレクター、ディスクリプター、GDT、そしてフラットメモリモデルがプロテクトモードの基盤となる仕組みを扱います。

レッスン 4/413 ステップ

「セグメンテーションとグローバルディスクリプタテーブル（GDT）」はCoddyKit上の無料Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programmingレッスンです。 これはレッスン4/4です。 下記で完全なレッスンを無料で読むことができます。その後、ブラウザ内の組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューターでハンズオン演習できます。 これはAssembly Language & x86 Low-Level Systems Programming学習パスの一部であり、ウェブとCoddyKitアプリ全体で進捗が同期されます。 Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programmingコースには全4レッスンが含まれています。

このレッスンの一部はまだ翻訳されておらず、英語で表示されています。

What Is Segmentation?

Segmentation divides memory into variable-sized regions called segments, each with a base address, limit, and access rights. It predates paging and is the first translation step in x86 address generation.

Real Mode Segments

In 16-bit real mode, a physical address is computed as segment * 16 + offset. This gave access to 1 MB using 16-bit registers but offered no protection at all.

Protected Mode Selectors

In protected mode a segment register no longer holds a base directly. It holds a selector — an index into a descriptor table plus a privilege level and table indicator bit.

The Segment Descriptor

Each descriptor is 8 bytes and encodes:

  • Base (32-bit start address)
  • Limit (size of the segment)
  • Type (code, data, system)
  • DPL (descriptor privilege level 0-3)
  • Flags (granularity, default size)

The Global Descriptor Table

The GDT is an array of these descriptors in memory. The CPU finds it through the GDTR register, which holds the table base and limit. Entry 0 is always the null descriptor.

Loading the GDT

You point the CPU at your GDT with the lgdt instruction, which reads a 6-byte pseudo-descriptor (limit + base).

gdt_descriptor:
    dw gdt_end - gdt_start - 1   ; limit
    dd gdt_start                 ; base

lgdt [gdt_descriptor]            ; load GDTR

Defining a Flat Code Segment

Modern OSes use a flat model: base 0 and a 4 GB limit, so segmentation becomes a no-op and paging does the real work. Here is a typical code descriptor.

gdt_code:
    dw 0xFFFF      ; limit low
    dw 0x0000      ; base low
    db 0x00        ; base mid
    db 10011010b   ; present, ring 0, code, readable
    db 11001111b   ; granularity 4K, 32-bit, limit high
    db 0x00        ; base high

Activating Protected Mode

You enter protected mode by setting bit 0 (PE) of control register CR0, then performing a far jump to flush the prefetch queue and load CS with a protected-mode selector.

mov eax, cr0
or eax, 1          ; set PE bit
mov cr0, eax
jmp 0x08:pmode     ; far jump, 0x08 = code selector

Selectors in Practice

A selector like 0x08 breaks down as: index 1 (byte offset 8 / 8), table indicator 0 (GDT), requested privilege level 0. After the jump, data segment registers are loaded with the data selector (often 0x10).

Segmentation vs Paging Today

In long (64-bit) mode segmentation is largely disabled: base and limit are ignored for most segments. Protection and translation are handled by paging. Segmentation survives mainly for FS/GS base pointers used for thread-local storage.

Why It Still Matters

Even though the flat model neutralizes segmentation, every protected-mode and long-mode OS must set up a valid GDT to boot. Understanding selectors and descriptors is essential for kernel bring-up and exception handling.

Quick Check

Test your segmentation knowledge.

対話的なレッスンで答える

Recap

You learned x86 segmentation:

  • A selector indexes a descriptor in the GDT
  • Descriptors hold base, limit, type, and privilege level
  • lgdt loads the table; setting CR0.PE plus a far jump enters protected mode
  • The flat model neutralizes segmentation so paging does the work
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ブラウザでリアルコードを書いて実行し、24/7 の AI チューターから瞬時にサポートを受け、ウェブまたはアプリで続きから学習できます。

コース
12
レッスン
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よくある質問

「セグメンテーションとグローバルディスクリプタテーブル（GDT）」レッスンは無料ですか？

はい。「セグメンテーションとグローバルディスクリプタテーブル（GDT）」の完全なテキストはこのウェブで無料で読めます。インタラクティブに演習し（組み込みコードエディタと24時間対応のAIチューター）、Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programmingコースの残りをアンロックするには、CoddyKit PROにアップグレードしてください。 Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programmingコースには全4レッスンが含まれています。

「セグメンテーションとグローバルディスクリプタテーブル（GDT）」で何を学びますか？

ページングと連携するx86のセグメンテーションを学びます。セグメントセレクター、ディスクリプター、GDT、そしてフラットメモリモデルがプロテクトモードの基盤となる仕組みを扱います。 ブラウザで直接実行するハンズオンコードでAssembly Language & x86 Low-Level Systems Programmingを演習し、24時間対応のAIチューターがレッスンを進める中での質問に答えます。

Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programmingを始めるのに経験は必要ですか？

事前経験は必要ありません。CoddyKitのAssembly Language & x86 Low-Level Systems Programmingは初級者から上級者向けに構成されているため、ここから始めるか最初から始めて、自分のペースで進むことができます。 これはレッスン4/4です。

「セグメンテーションとグローバルディスクリプタテーブル（GDT）」レッスンにはどのくらい時間がかかりますか？

ほとんどのCoddyKitレッスンは約5～10分かかります。各レッスンはコンパクトでインタラクティブなので、着実に進歩し、ウェブとアプリ全体で正確に前回の場所から再開できます。

このAssembly Language & x86 Low-Level Systems Programmingレッスンでコードを書いて実行できますか？

はい。すべてのAssembly Language & x86 Low-Level Systems Programmingレッスンに組み込みコードエディタが含まれているため、ブラウザでリアルコードを書いて実行し、即座のAIフィードバックを取得できます。ローカル設定は不要です。

このコースのすべてのレッスン

  1. ページングとメモリ管理ユニット（MMU）
  2. 保護リングと特権
  3. ハイパーバイザーと仮想化の基礎
  4. セグメンテーションとグローバルディスクリプタテーブル（GDT）
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