5-4 Vol. 3A

PROTECTION

•

IA-32e mode uses a previously unused bit in the CS descriptor. Bit 53 is defined as the 64-bit (L) flag and is 
used to select between 64-bit mode and compatibility mode when IA-32e mode is active (IA32_EFER.LMA = 1). 
See Figure 5-2.
— If CS.L = 0 and IA-32e mode is active, the processor is running in compatibility mode. In this case, CS.D 

selects the default size for data and addresses. If CS.D = 0, the default data and address size is 16 bits. If 
CS.D = 1, the default data and address size is 32 bits.

— If CS.L = 1 and IA-32e mode is active, the only valid setting is CS.D = 0. This setting indicates a default 

operand size of 32 bits and a default address size of 64 bits. The CS.L = 1 and CS.D = 1 bit combination is 
reserved for future use and a #GP fault will be generated on an attempt to use a code segment with these 
bits set in IA-32e mode.

•

In IA-32e mode, the CS descriptor’s DPL is used for execution privilege checks (as in legacy 32-bit mode).

5.3 LIMIT 

CHECKING

The limit field of a segment descriptor prevents programs or procedures from addressing memory locations outside 
the segment. The effective value of the limit depends on the setting of the G (granularity) flag (see Figure 5-1). For 
data segments, the limit also depends on the E (expansion direction) flag and the B (default stack pointer size 
and/or upper bound) flag. The E flag is one of the bits in the type field when the segment descriptor is for a data-
segment type.
When the G flag is clear (byte granularity), the effective limit is the value of the 20-bit limit field in the segment 
descriptor. Here, the limit ranges from 0 to FFFFFH (1 MByte). When the G flag is set (4-KByte page granularity), 
the processor scales the value in the limit field by a factor of 2

12

 (4 KBytes). In this case, the effective limit ranges 

from FFFH (4 KBytes) to FFFFFFFFH (4 GBytes). Note that when scaling is used (G flag is set), the lower 12 bits of 
a segment offset (address) are not checked against the limit; for example, note that if the segment limit is 0, 
offsets 0 through FFFH are still valid.
For all types of segments except expand-down data segments, the effective limit is the last address that is allowed 
to be accessed in the segment, which is one less than the size, in bytes, of the segment. The processor causes a 
general-protection exception (or, if the segment is SS, a stack-fault exception) any time an attempt is made to 
access the following addresses in a segment:

•

A byte at an offset greater than the effective limit

•

A word at an offset greater than the (effective-limit – 1)

•

A doubleword at an offset greater than the (effective-limit – 3)

•

A quadword at an offset greater than the (effective-limit – 7)

Figure 5-2.  Descriptor Fields with Flags used in IA-32e Mode

31

24 23 22 21 20 19

16 15

13

14

12 11

8 7

0

P

G

D
P

L

Type

1

L

4

0

0

A
V

L

D

A

R

C

1

Code-Segment Descriptor

31

A

C
D
DPL

Accessed

Conforming
Default
Descriptor Privilege Level

G
R

Granularity
Readable

AVL Available to Sys. Programmer’s

L

64-Bit Flag

P Present