保护模式
保护模式是将内存分成不同的段，用描述符对每个段的用途、类型、长度进行指定。
在实模式下，段地址直接存放在寄存器中。而在保护模式下，寄存中存放的是段选择子，段地址则存放在高速缓存器中。
选择子
段选择子如上图所示，下面对上图中内容做大概的介绍：
①描述符索引：用来在描述符表中选择描述符。
②TI：描述符指示器。当TI=0时，在GDT中选择段描述符；当TI=1时，在LDT中选择段描述符。
③RPL：请求特权级，表示当前选择子的那个程序的特权级别，正式该程序要访问这个内存段。
储存器的段描述符
段描述符如上图所示，下面对上图的内容解释：
①段基地址可以是0~4GB范围内的任意地址。
20位的段界限用来限制段的拓展范围。
②G位是粒度位，用来解释界限段的含义。
③S位用来指定段描述符的类型。
④DPL表示描述符的特权级。用于指定要访问该段的最低特权级。
⑤P是段存在位。只是该段是否在内存中存在，存在为1，不存在为0。当内存空间紧张时，并且该段的使用频率不高就将P置0，表示在内存中没有该段。
⑥D/B位是“默认操作数的大小”或“默认堆栈指针的大小”，又或者“上部边界”标志。设置该位主要是为了32位能兼容16位。
对于代码段，此位是D位。D=0表示16位，D=1表32位。
对于堆栈段，此位是B位。
⑦L位是64位段标志位。
⑧TYPE字段共4位，用于指示描述符的子类型（类别）。
⑨AVL：是软件（操作系统）可以使用的位。
上面是一些预备知识，下面进入主题。
任务、任务的隔离和特权级保护
1 任务、任务的LDT和TSS
1.1 任务
程序是记录在载体上的指令和数据，为了完成某个任务，其（程序）正在执行中的一个副本，叫做任务。如果一个程序有多个副本正在内存中运行，它对应这多个任务，每一个副本都是一个任务。
1.2 任务的LDT
LDT（Local Descriptor Table）局部描述符表。为了将各个任务隔离，每个任务都有自己的描述符表。LDT的作用是用来存放局部描述符，与GDT不同的是，LDT属于于某个任务。LDT的数量是不唯一的，具体的数量要开任务的数量。每个任务私有的段都应记录在LDT中。
为了追踪和访问LDT，处理器使用局部描述符表寄存器LDTR（LDT Register）。LDTR记录当前任务的LDT，如果发生了任务的切换，LDTR要指向新任务的LDT。LDTR包含32位线性基地址字段，和16位断界限字段。
在访问内存前需要先指定一个段，方法是向端选择器中传送一个段选择子。例：
mov cx,0x0008
mov ds,cx
0x0008 = 0000 0000 0000 1000B，对应着上面的段选择子图示，TI位的值为0，所以访问的是GDT，从GDT的一号槽位中获得段描述符。
1.3 任务的TSS
在多任务的环境中，当发生任务的转换时，要对就任务的信息进行记录，所以每个任务都用一个额外的内存区域保护任务的信息。这个额外的内存区域就是TSS（Task Status Segment）。
TSS对应的寄存器为任务寄存器TR（Task Register）。当任务切换时，现将当前任务的信息通过TR存储在自己的TSS中；然后TR指向新任务的TSS，并根据新任务（处理器指向另外一个任务）的TSS恢复现场。
2 特权级保护
保护工作是一个很复杂的过程，这里只是简单概述。
LDT和TSS是在任务层面上强化了分段机制，只是在硬件层面构建了比较可靠的设施。在分段机制的基础上，处理器引入了特权级。
特权级（Privilege Level）是存在于描述符及其选择子中的一个数值。可以再预备知识的图中找到。当描述符或选择子的对象要进行某种操作，或是要被别的对象访问时，该数值就会对操作进行控制。
Intel处理器可以识别4个特权级别，从0~3（00，01，10，11）。数值越大，特权级别越低。
操作系统是为所有程序服务的，并且要对硬件进行控制，所以它的主体部分必须是特权级0。
特权级1和2通常赋予可靠性不如内核的系统服务程序，比如设备驱动程序。另外说明，在很多流行的操作系统中，旭东程序与内核的特权级别相同，都是0。
特权级3通常赋予应用程序，因为应用程序的可靠性最低，并别应用程序不需要直接反问硬件。
上面是特权级的介绍，下面描述如何进行特权级保护。
实施特权级保护的第一步是给对象赋予特权级，用来决定谁能够访问他们。在预备知识存储器的段描述符中的DPL（Descriptor Privilege Level）字段，可以取00、01、10、11，表示的就是该描述符的特权级别。
DPL决定了访问程序的最低特权级，当一个程序要访问该描述符时，程序具有的特权级必须要大于该描述符的特权级。如果程序的特权级小于该描述符的特权级，将会被处理器阻止，并引发异常中断。
当处理器正在一个代码段中取指令和执行指令的时候，那个代码段的特权级叫做当前特权级（Current Privilege Level, CPL）。正在执行的代码段，他的选择子在CS寄存器中，最低两位就是当前特权级。
一般来说操作系统的特权级是从BIOS继承来的，一般都是最高级别的0。操作系统负责进入保护模式，并且管理整个计算机系统。
应用程序工作在特权级3上。编写应用程序不用考虑GDT、LDT、分段、描述符等，程序加载时，由操作系统负责创建，应用程序只要实现自己的功能就好了。程序的加载和执行都是有操作系统决定的，操作系统会将应用程序的特权级设置为3。
当前特权级是会发生改变的，当任务执行在局部空间时，CPL为3，当任务进入全局空间时，CPL会变为0。
为了让特权级低的应用程序可以调用特权级高的操作系统例程，处理器提供了相应的方法。
将高特权级的代码段定义为依从的。代码段描述符的TYPE字段有一个C位，如果C=0，说明这个代码段供特权级相同的程序使用；如果C=1，说明这个代码段为已从的代码段，它允许特权级比它低的程序进入。将控制转移到依从的代码段是有条件的，要求当前特权级CPL必须低于，或者等于目标代码段描述符的DPL。在数值上，
CPL ≥ 目标代码段的DPL
例：现有一个依从的代码段的DPL=1，只有特权级等于1、2、3的程序可以调用，而特权级为0的程序则不行。在任何时候，都不允许将控制从较高的特权级转移到较低的特权级。
依从的代码段不是在它的DPL特权级上运行，而是运行在调用程序的特权级上。也就是说当控制转移到依从的代码段上执行时，不改变当前特权级，被调用过程的特权级依从与调用者的特权级。
另外一种在特权级之间转移控制的方法是使用门。门是另外一种描述符，称为门描述符简称门。段描述符描述内存段，门描述符描述可执行的代码，比如一段程序、一个过程（例程）或者一个任务。
使用jmp far指令，可以将控制通过门转移到比当前特权级高的代码段，但不改变当前特权级。但是如果使用call far指令，则当前特权级会提升到目标代码段的特权级。但是，除了从高级别的例程返回外，不允许从特权级高的代码段转移到特权级低的代码段。
在特权级保护中还有一个非常重要特权级，就是请求特权级RPL（Requested Privilege Level）。不管是控制转移还是访问数据段，都可以看作是一种请求，请求者提供自己的选择子，请求访问指定的段。从这个意义上讲，RPL也就是请求者的特权级别（Requester’s Privilege Level）。
在绝大多数情况下，CPL=RPL，因为请求者是当前程序自己。如何判断请求者是谁呢？最简单的方法就是看是谁提供的选择子。例：
jmp dword 0x0010:flush
这里提供选择子的是当前程序自己。
但在一些情况下，RPL和CPL不相等。例如：特权级为3的应用程序希望从硬盘读一个扇区，并传送到自己的数据段，因此数据段描述符的DPL=3。
由于I/O特权级的限制，应用程序无法自己访问硬盘。但位于特权级为0的操作系统提供了相应的例程，但必须通过调用们才能使用，特权级的控制转移必须通过门。
假设通过调用门使用操作系统例程时，必须传入3个参数，分别是CX寄存器中的选择子、EBX寄存器中的段内偏移，以及EAX中的逻辑扇区号。
操作系统例程会用传入的数据段选择子带入段寄存器，以便应用程序访问那个段：
mov ds,cx
执行这条指令时，CX寄存器中的段选择子的RPL=3，当前特权级CPL=0，通过调用们实施控制转移可以改变当前特权级。此时，特权级为3的应用程序的RPL与CPL并不相同。
这里就会有一个问题：为什么要引入RPL，好像没有RPL我们一样可以访问高特权级的数据？
没有RPL我们确实可以访问高特权级的数据，但是这种访问是很危险的。想象一下，应用程序的编写者知道了操作系统数据段的选择子，而且希望这个选择子访问操作系统数据。当然，因为应用程序的CPL=3，而操作系统数据段的DPL=0，处理器会将来访者拒之门外。但是，他可以借助调用门。调用门工作在目标代码段的特权级上，一旦处理器的执行流离开应用程序，通过调用门进入操作系统例程时，当前特权级从3变为0。不还好意的应用程序将一个指向操作系统数据段的选择子通过CX寄存器作为参数传入调用门时，因为它的CPL=0，可以访问并修改操作系统数据段。这样是很危险的，此时就体现出了RPL的重要性。
引入请求特权级RPL的原因是处理器在遇到一条将选择子传送到段寄存器的指令时，无法区分真正的请求者是谁。RPL是处理器和操作系统之间的一种协议。处理器负责检测RPL，判断它是否有权访问，前提是提供正确地RPL；提供正确的RPL，这一工作就是操作系统进行的，操作系统要确保RPL的值和它的请求者身份相符。
每当处理器执行一个将段选择子传送到段寄存器的指令时，比如：
mov ds,cx
会检查下面两个条件是否都满足。
- 当前特权级CPL高于或者等于数据描述符的DPL。在数值上，CPL≤数据段描述符的DPL
- 请求特权级RPL高于或者等于数据描述符的DPL。在数值上，RPL≤数据段描述符的DPL
如果以上了两个条件不能同时成立，处理器就会阻止这个操作，并引发异常中断。
以上这些就是特权级保护。这里我也接触的不久，有错误或有漏洞的地方希望指出，共同学习。