界限寄存器是计算机中一种特殊的寄存器,也被称为边界寄存器或者限制寄存器。它存储了当前程序所占据的一块内存区域的始末地址,也就是程序的边界。界限寄存器的主要作用是可以实现对程序访问内存的保护。
界限寄存器一般都是专门为了防止程序访问非法内存地址而设计的。在程序访问内存之前,计算机会检查程序要访问的地址是否在界限寄存器所代表的边界之内。如果访问地址在边界之内,则程序可正常访问内存;否则,将会触发异常并退出程序执行。
界限寄存器可以根据其数据位宽度的不同分为16位、32位、64位等。不同位数的界限寄存器的寄存器名称、寄存器编号和访问方法也都不尽相同。
此外,界限寄存器也可以根据其作用范围的不同进行分类。在x86架构的处理器中,程序的四个段寄存器(代码段寄存器、数据段寄存器、附加段寄存器、栈段寄存器)中的每一个都有自己相应的界限寄存器(代码段界限寄存器、数据段界限寄存器、附加段界限寄存器、栈段界限寄存器)。
在程序中使用界限寄存器需要进行以下几个步骤:
第一步:将界限寄存器所代表的边界地址写入寄存器。
第二步:访问内存之前,需要先通过其他寄存器(如ES、DS、SS等)来指明数据存放的段。
第三步:进行访问时,程序仅可以访问到指定的边界之内的内存地址。如果要访问边界之外的地址,将会触发异常。
界限寄存器可以有效地防止程序访问非法的内存地址。一旦程序试图访问边界外的内存,将会触发硬件中断,并停止程序的运行。界限寄存器在保证程序边界安全的同时,还可以有效地减少程序对内存的访问次数,从而提高计算机的整体性能。