保护模式——LDT

可以将一个单独的任务所用到的所有东西都封装在一个LDT中。

step1.增加一个32位的代码段:LABEL_CODE_A

step2.增加一个段,内容是一个描述表(LDT),添加一个描述增加代码段的代码段描述符。注意,涉及的选择子的TI位是1。

step3.在GDT中增加一个描述符,用以描述这个LDT,同时要定义其描述符

step4.增加新添的描述符的初始化代码,主要是针对段基址

step5.用新加的LDT描述的局部任务准备

step6.使用前用lldt指令加载ldtr,用jmp指令跳转等方式运行


保护模式中保护二字到底是什么含义?

answer:在描述符中段基址和段界限定义了一个段的范围,对超越段界限之外的地址的访问是被禁止的。

                段属性规定和限制了段的行为和性质。



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

; 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

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]


[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

; ------------------------------------------------------------------------

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

; 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]


一、lldt

    lldt负责加载ldtr,它的操作数是一个选择子,这个选择子对应的就是用来描述LDT的那个描述符。 

    SA_TIL将选择子的TI置位为1,表明系统将从当前LDT中寻找相应描述符。


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