《Orange’s 一个操作系统的实现》3.保护模式4----LDT(Local Descriptor Table)

还是在原有代码基础上进行修改,加入LDT的使用,代码分析如下(红色部分为新增代码):

本程序是在原有完成大内存读写测试完成后,调用局部任务显示字符L

; ==========================================

; 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+DA_DPL1 ; Data

LABEL_DESC_STACK: Descriptor 0, TopOfStack, DA_DRWA + DA_32; Stack, 32 位

LABEL_DESC_LDT: Descriptor 0, LDTLen - 1, DA_LDT ; LDT在GDT中的描述符

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;LDT在GDT中的选择子

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]
[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
; 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,SelectorLDTCodeA的T1位1,从LDT中查找
; ------------------------------------------------------------------------

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]
; 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]
; 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;;SA_T1L将SelectorLDTCodeA的T1设置为1,系统将从LDT中查找描述符,而不是GDT

; END of [SECTION .ldt]
; 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]