内核视角：

我将尝试从内核的角度来回答，涵盖各种操作系统。

内存分段是访问内存区域的旧方法。所有主要的操作系统，包括 OSX、Linux（从 0.1 版开始）和 Windows（从 NT 开始）现在都在使用分页，这是访问内存的更好方式（恕我直言）。

英特尔一直在其处理器中引入向后兼容性（IA-64 除外，我们看到它是如何失败的......）因此，在其初始状态（重置后），处理器以称为实模式的模式启动，在这种模式下，默认情况下启用分段以支持旧软件。在操作系统启动过程中，处理器进入保护模式，然后启用分页。

在分页之前，段寄存器是这样使用的

在实模式下，每个逻辑地址直接指向物理内存位置，每个逻辑地址由两个 16 位部分组成： 逻辑地址的段部分包含一个段的基地址，粒度为 16 字节，即一个段可以从物理地址 0, 16, 32, ..., 2 ²⁰ -16。逻辑地址的偏移量部分包含段内部的偏移量，即物理地址可以计算为physical_address := segment_part × 16 + offset（如果地址线A20启用），分别（如果A20关闭）每个段的大小为2 ¹⁶字节。[维基百科](segment_part × 16 + offset`) mod 220

让我们看一些例子（286-386时代）：

286架构引入了4个段：CS（代码段）DS（数据段） SS（堆栈段）ES（额外段） 386架构引入了两个新的通用段寄存器FS、GS。

典型的汇编操作码（采用 Intel 语法）如下所示：

mov dx, 850h
mov es, dx     ; Move 850h to es segment register
mov es:cx, 15h ; Move 15 to es:cx

使用分页（保护模式），段寄存器不再用于寻址内存位置。

在保护模式下，segment_part它被一个 16 位选择器取代，选择器的高 13 位（第 3 位到第 15 位）包含描述符表内条目的索引。下一位（位 2）指定操作是与 GDT 还是 LDT 一起使用。选择器的最低两位（bit 1 和bit 0）组合起来定义请求的权限；其中值为 0 的优先级最高，值为 3 的优先级最低。[维基百科]

然而，这些段仍然用于在 GDT 中强制执行硬件安全

全局描述符表或 GDT 是英特尔 x86 系列处理器使用的一种数据结构，以 80286 开头，用于定义程序执行期间使用的各种内存区域的特征，包括基地址、大小和访问权限，如可执行性和可写性。这些内存区域在 Intel 术语中称为段。[维基百科]

因此，实际上保护模式下的段寄存器用于存储 GDT 的索引。

一些操作系统（例如 Windows 和 Linux）将某些段用于内部使用。例如，Windows x64 使用GS寄存器访问 TLS（线程本地存储），而在 Linux 中它用于访问 cpu 特定内存。

用户视角：

从用户的角度来看，在最近使用分页的操作系统中，内存以所谓的“扁平模式”工作。每个进程以线性方式访问自己的内存（4GB），因此基本上不需要段寄存器。

它们仍然是寄存器，因此它们当然可以用于各种其他组装操作。

FS 指向异常处理链，CS 和 DS 由 OS 填充代码和数据段。SS 是电池/堆栈段。据我所知，GS 和 ES 是免费的。
内核模式还是用户模式应该无关紧要（它们被一些指令使用，例如 XLAT、MOVS 和其他一些指令，因此您必须以相同的方式使用它们），但以防万一我在谈论编程用户空间。

我以前没有注意到，但是您使用的是 %fs 符号，而不是 FS，所以您可能指的是 Linux，这是另一个故事（您也可以更清楚地了解保护/实模式）。您还可以从 stackexchange 的其他答案中看到，linux 在 FS 和 GS 中显然为您提供了“线程本地存储”和“处理器数据区”。CS、DS 和 SS 应该仍然是代码/数据/堆栈。

为了论证起见，我不知道您如何在 Mac 上使用这些寄存器。

对于 64 位，这取决于：如果不是在兼容模式下（您可以在其中执行 64 位和 32 位代码），那么 DS、ES 和 SS 将被忽略，并且像 POP SS 这样的指令会给出错误。没有分段（内存模型是扁平的），应该没有实模式（但我认为你只是指保护模式？），如果我没猜错的话，就没有硬件任务切换。
在 64 位模式下有关于 CS、FS 和 GS（特别是隐藏部分）的更多详细信息，但由于它不经常使用，所以最好省略它们。

您可以查看 AMD 系列处理器的手册，尤其是在 64 位传统模式的情况下：http :
//developer.amd.com/resources/documentation-articles/developer-guides-manuals/

我为一个被标记为重复和关闭的问题写了一个 Windows 特定的答案，关闭标志指的是这个线程，所以我在这里发布了一个答案

os win7 sp1 32 位机器
内核转储使用来自 sysinternals 的 livekd

一个 16 位的段寄存器包含
13 位选择器
1 位表描述符
2 位 requester_privilege_level

Selector        tl  rpl 
0000000000000----0---00 

所以 cs 和 fs 转换为二进制将是

kd> r cs;r fs
cs=00000008  = 0b 00001 0 00
fs=00000030  = 0b 00110 0 00

2 位 rpl 表示 0,1,2,3 环（所以 00 = 0 = 环零）

gdt = 1 位表示 0,1（0 表示GDT，1 表示LDT）

全局描述符表和局部描述符表

高 13 位代表段选择器

所以 cs = 0x08 有一个段选择器 0b 001 = 0x1 即 gdtr@1
& fs = 0x30 有一个段选择器 0f 0b 110 = 0x6 即 gdtr@6

内核 cs,fs 与用户 cs,fs 不同，从 Windbg 的 dg 命令可以看出

kd> dg @cs  <<<<<<<--- kernel 
                                  P Si Gr Pr Lo
Sel    Base     Limit     Type    l ze an es ng Flags
---- -------- -------- ---------- - -- -- -- -- --------
0008 00000000 ffffffff Code RE Ac 0 Bg Pg P  Nl 00000c9b

0:000> dg @cs <<<<<<<<----user 
                                  P Si Gr Pr Lo
Sel    Base     Limit     Type    l ze an es ng Flags
---- -------- -------- ---------- - -- -- -- -- --------
001B 00000000 ffffffff Code RE Ac 3 Bg Pg P  Nl 00000cfb

kd> dg @fs <<<<<<<<------- kernel
                                  P Si Gr Pr Lo
Sel    Base     Limit     Type    l ze an es ng Flags
---- -------- -------- ---------- - -- -- -- -- --------
0030 82f6dc00 00003748 Data RW Ac 0 Bg By P  Nl 00000493

0:000> dg @fs
                                  P Si Gr Pr Lo
Sel    Base     Limit     Type    l ze an es ng Flags
---- -------- -------- ---------- - -- -- -- -- --------
003B 7ffdf000 00000fff Data RW Ac 3 Bg By P  Nl 000004f3

您可以从
osdevwiki_gdt robert-collins_ddj_article收集有关 gdt 的足够信息

我在这里使用 livekd 手动执行此操作

使用windbg你可以获得描述符和任务门寄存器

kd> rM 100
gdtr=80b95000   gdtl=03ff idtr=80b95400   idtl=07ff tr=0028  ldtr=0000

每个 gdtr 条目是 64 位，因此您可以有 7f 个 gdtr 条目，如您所见 gdtl 为 3ff 0x80*0x08-1 = 0x400-1 = 0x3ff（索引从 0 开始，而不是 1）

所以 gdtr 条目 @1,@2 是 @gdtr+(0x1*0x8) @gdtr+(0x2*0x08=0x10) 等等

kd> dq @gdtr+8 l1    gdtr@1 = gdtr+0n1*0x8 =0n8  = 0x8    
80b95008  00cf9b00`0000ffff = gdtr+0n6*0x8 =0n48 = 0x30    
kd> dq @gdtr+30 l1   
80b95030  824093f6`dc003748   
kd> dq @gdtr+38 l1   
80b95038  7f40f3fd`e0000fff   

让位游戏手动最后两个 gdtr 条目

-------------------------------------------------------------------------------------------
gdtrentry        [63:     [55:  [51:  [47:          [39:                  [15:             
                  56]      52]   48]   40]           16]                    0]             
                 base     gdrs  L     p d  t     Base     Base             Limit           
                 Hi       rb0y  h     r l  y     Mid      Low                              
-------------------------------------------------------------------------------------------
bit position     66665555 5555  5544  4 44 44444 33333333 3322222222221111 1111110000000000
                 32109876 5432  1098  7 65 43210 98765432 1098765432109876 5432109876543210
-------------------------------------------------------------------------------------------
824093f6dc003748 10000010 0100  0000  1 00 10011 11110110 1101110000000000 0011011101001000
as hex           0x82     0100  0     1 0  0x13  0xF6     0xDC00           0x3748          
--------------------------------------- ---------------------------------------------------
7f40f3fde0000fff 01111111 0100  0000  1 11 10011 11111101 1110000000000000 0000111111111111
as hex           0x7F     0100  0     1 3  0x13  0xFD     0xE000           0x0FFF          
-------------------------------------------------------------------------------------------