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《自己动手写操作系统》学习笔记(六)

2014年03月08日 操作系统 ⁄ 共 5106字 ⁄ 字号 暂无评论 ⁄ 阅读 188 次

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LDT使用初步

LDT使用初步

LDT使用初步

在本节中,我们将添加一个LDT段,在段中打印一个字符L,从而学习如何利用程序的LDT段。程序的执行流程随之也会发生变化,我们将分析代码和分析代码结构。

一、概要分析:

在上一节的基础上,我们增加一个段LDT和一个LDT中的一个段codeA。需要注意的是,LDT存在的前提是GDT,因为LDT本身是一个段中,需要由GDT中的信息,得到基地址。另外,这个场景,给出了段选择子,我们如何去索引描述符呢?思考以后,我们知道,我们需要判断但选择子属于GDT还是LDT中的段——这个需要通过选择子的第二位来判断。

我们来理一下程序的执行流程:

初始在实模式下,初始化GDT段描述符,做好进入保护模式的准备工作,经过一个长跳转,进入
保护模式32位代码段,加载相关段选择子,打印相关字符串信息,加载ldtr,进入局部任务codeA段
局部任务段codeA:打印字符,跳转到GDT中的code16段;
code16段:初始化相关寄存器,然后重新跳回实模式(通过jmp )

代码如下:


代码如下:
; ==========================================
; pmtest3.asm
; 编译方法:nasm pmtest3.asm -o pmtest3.com
; ==========================================
%include "pm.inc" ; 常量, 宏, 以及一些说明
org 0100h
 jmp LABEL_BEGIN
[SECTION .gdt]
; GDT
; 段基址, 段界限 , 属性
LABEL_GDT: Descriptor 0, 0, 0 ; 空描述符
LABEL_DESC_NORMAL: Descriptor 0, 0ffffh, DA_DRW ; Normal 描述符
LABEL_DESC_CODE32: Descriptor 0, SegCode32Len - 1, DA_C + DA_32 ; 非一致代码段, 32
LABEL_DESC_CODE16: Descriptor 0, 0ffffh, DA_C ; 非一致代码段, 16
LABEL_DESC_DATA: Descriptor 0, DataLen - 1, DA_DRW ; Data
LABEL_DESC_STACK: Descriptor 0, TopOfStack, DA_DRWA + DA_32 ; Stack, 32 位
LABEL_DESC_LDT: Descriptor 0, LDTLen - 1, DA_LDT ; LDT
LABEL_DESC_VIDEO: Descriptor 0B8000h, 0ffffh, DA_DRW ; 显存首地址
; GDT 结束
GdtLen equ $ - LABEL_GDT ; GDT长度
GdtPtr dw GdtLen - 1 ; GDT界限
 dd 0 ; GDT基地址
; GDT 选择子
SelectorNormal equ LABEL_DESC_NORMAL - LABEL_GDT
SelectorCode32 equ LABEL_DESC_CODE32 - LABEL_GDT
SelectorCode16 equ LABEL_DESC_CODE16 - LABEL_GDT
SelectorData equ LABEL_DESC_DATA - LABEL_GDT
SelectorStack equ LABEL_DESC_STACK - LABEL_GDT
SelectorLDT equ LABEL_DESC_LDT - LABEL_GDT
SelectorVideo equ LABEL_DESC_VIDEO - LABEL_GDT
; END of [SECTION .gdt]
[SECTION .data1] ; 数据段
ALIGN 32
[BITS 32]
LABEL_DATA:
SPValueInRealMode dw 0
; 字符串
PMMessage: db "In Protect Mode now. ^-^", 0 ; 进入保护模式后显示此字符串
OffsetPMMessage equ PMMessage - $$
StrTest: db "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ", 0
OffsetStrTest equ StrTest - $$
DataLen equ $ - LABEL_DATA
; END of [SECTION .data1]

 
; 全局堆栈段
[SECTION .gs]
ALIGN 32
[BITS 32]
LABEL_STACK:
 times 512 db 0
TopOfStack equ $ - LABEL_STACK - 1
; END of [SECTION .gs]

 
[SECTION .s16]
[BITS 16]
LABEL_BEGIN:
 mov ax, cs
 mov ds, ax
 mov es, ax
 mov ss, ax
 mov sp, 0100h
 mov [LABEL_GO_BACK_TO_REAL+3], ax
 mov [SPValueInRealMode], sp
 ; 初始化 16 位代码段描述符
 mov ax, cs
 movzx eax, ax
 shl eax, 4
 add eax, LABEL_SEG_CODE16
 mov word [LABEL_DESC_CODE16 + 2], ax
 shr eax, 16
 mov byte [LABEL_DESC_CODE16 + 4], al
 mov byte [LABEL_DESC_CODE16 + 7], ah
 ; 初始化 32 位代码段描述符
 xor eax, eax
 mov ax, cs
 shl eax, 4
 add eax, LABEL_SEG_CODE32
 mov word [LABEL_DESC_CODE32 + 2], ax
 shr eax, 16
 mov byte [LABEL_DESC_CODE32 + 4], al
 mov byte [LABEL_DESC_CODE32 + 7], ah
 ; 初始化数据段描述符
 xor eax, eax
 mov ax, ds
 shl eax, 4
 add eax, LABEL_DATA
 mov word [LABEL_DESC_DATA + 2], ax
 shr eax, 16
 mov byte [LABEL_DESC_DATA + 4], al
 mov byte [LABEL_DESC_DATA + 7], ah
 ; 初始化堆栈段描述符
 xor eax, eax
 mov ax, ds
 shl eax, 4
 add eax, LABEL_STACK
 mov word [LABEL_DESC_STACK + 2], ax
 shr eax, 16
 mov byte [LABEL_DESC_STACK + 4], al
 mov byte [LABEL_DESC_STACK + 7], ah
 ; 初始化 LDT 在 GDT 中的描述符
 xor eax, eax
 mov ax, ds
 shl eax, 4
 add eax, LABEL_LDT
 mov word [LABEL_DESC_LDT + 2], ax
 shr eax, 16
 mov byte [LABEL_DESC_LDT + 4], al
 mov byte [LABEL_DESC_LDT + 7], ah
 ; 初始化 LDT 中的描述符
 xor eax, eax
 mov ax, ds
 shl eax, 4
 add eax, LABEL_CODE_A
 mov word [LABEL_LDT_DESC_CODEA + 2], ax
 shr eax, 16
 mov byte [LABEL_LDT_DESC_CODEA + 4], al
 mov byte [LABEL_LDT_DESC_CODEA + 7], ah
 ; 为加载 GDTR 作准备
 xor eax, eax
 mov ax, ds
 shl eax, 4
 add eax, LABEL_GDT ; eax <- gdt 基地址
 mov dword [GdtPtr + 2], eax ; [GdtPtr + 2] <- gdt 基地址
 ; 加载 GDTR
 lgdt [GdtPtr]
 ; 关中断
 cli
 ; 打开地址线A20
 in al, 92h
 or al, 00000010b
 out 92h, al
 ; 准备切换到保护模式
 mov eax, cr0
 or eax, 1
 mov cr0, eax
 ; 真正进入保护模式
 jmp dword SelectorCode32:0 ; 执行这一句会把 SelectorCode32 装入 cs, 并跳转到 Code32Selector:0 处
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
LABEL_REAL_ENTRY: ; 从保护模式跳回到实模式就到了这里
 mov ax, cs
 mov ds, ax
 mov es, ax
 mov ss, ax
 mov sp, [SPValueInRealMode]
 in al, 92h ; ┓
 and al, 11111101b ; ┣ 关闭 A20 地址线
 out 92h, al ; ┛
 sti ; 开中断
 mov ax, 4c00h ; ┓
 int 21h ; ┛回到 DOS
; END of [SECTION .s16]

&nbsp;
[SECTION .s32]; 32 位代码段. 由实模式跳入.
[BITS 32]
LABEL_SEG_CODE32:
 mov ax, SelectorData
 mov ds, ax ; 数据段选择子
 mov ax, SelectorVideo
 mov gs, ax ; 视频段选择子
 mov ax, SelectorStack
 mov ss, ax ; 堆栈段选择子
 mov esp, TopOfStack

&nbsp;
 ; 下面显示一个字符串
 mov ah, 0Ch ; 0000: 黑底 1100: 红字
 xor esi, esi
 xor edi, edi
 mov esi, OffsetPMMessage ; 源数据偏移
 mov edi, (80 * 10 + 0) * 2 ; 目的数据偏移。屏幕第 10 行, 第 0 列。
 cld
.1:
 lodsb
 test al, al
 jz .2
 mov [gs:edi], ax
 add edi, 2
 jmp .1
.2: ; 显示完毕
 call DispReturn
 ; Load LDT
 mov ax, SelectorLDT
 lldt ax
 jmp SelectorLDTCodeA:0 ; 跳入局部任务
; ------------------------------------------------------------------------
DispReturn:
 push eax
 push ebx
 mov eax, edi
 mov bl, 160
 div bl
 and eax, 0FFh
 inc eax
 mov bl, 160
 mul bl
 mov edi, eax
 pop ebx
 pop eax
 ret
; DispReturn 结束---------------------------------------------------------
SegCode32Len equ $ - LABEL_SEG_CODE32
; END of [SECTION .s32]

&nbsp;
; 16 位代码段. 由 32 位代码段跳入, 跳出后到实模式
[SECTION .s16code]
ALIGN 32
[BITS 16]
LABEL_SEG_CODE16:
 ; 跳回实模式:
 mov ax, SelectorNormal
 mov ds, ax
 mov es, ax
 mov fs, ax
 mov gs, ax
 mov ss, ax
 mov eax, cr0
 and al, 11111110b
 mov cr0, eax
LABEL_GO_BACK_TO_REAL:
 jmp 0:LABEL_REAL_ENTRY ; 段地址会在程序开始处被设置成正确的值
Code16Len equ $ - LABEL_SEG_CODE16
; END of [SECTION .s16code]

&nbsp;
; LDT
[SECTION .ldt]
ALIGN 32
LABEL_LDT:
; 段基址 段界限 , 属性
LABEL_LDT_DESC_CODEA: Descriptor 0, CodeALen - 1, DA_C + DA_32 ; Code, 32 位
LDTLen equ $ - LABEL_LDT
; LDT 选择子
SelectorLDTCodeA equ LABEL_LDT_DESC_CODEA - LABEL_LDT + SA_TIL
; END of [SECTION .ldt]

&nbsp;
; CodeA (LDT, 32 位代码段)
[SECTION .la]
ALIGN 32
[BITS 32]
LABEL_CODE_A:
 mov ax, SelectorVideo
 mov gs, ax ; 视频段选择子(目的)
 mov edi, (80 * 12 + 0) * 2 ; 屏幕第 10 行, 第 0 列。
 mov ah, 0Ch ; 0000: 黑底 1100: 红字
 mov al, 'L'
 mov [gs:edi], ax
 ; 准备经由16位代码段跳回实模式
 jmp SelectorCode16:0
CodeALen equ $ - LABEL_CODE_A
; END of [SECTION .la]

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