专注于操作系统11之保护模式进阶

      在上一篇中，我们已经完成了从实模式到保护模式的转变，并且还在保护模式下，输出了一个字符，但这在实模式下也能做到。这没体现出保护模式的优势，现在我们要充分利用保护模式的优势，完成向内存大地址（比如5M的地址）的读写（实模式只能寻址1M，保护模式能寻址4G）。下面的代码是参照了《自己动手写操作系统》，但我在这里把它更加的简化了，只保留了我们需要关心的部分，即完成向内存大地址的读写，只需在上一篇代码中加入几行就行了。

;;nasm 2.04 ;;nasm safemodelup.asm -o safemodelup.imgorg 07c00H%macro Descriptor 3             ;定义Descriptor结构体宏dw%2 & 0FFFFh; 段界限 1(2 字节)dw%1 & 0FFFFh; 段基址 1(2 字节)db(%1 >> 16) & 0FFh; 段基址 2(1 字节)dw((%2 >> 8) & 0F00h) | (%3 & 0F0FFh); 属性 1 + 段界限 2 + 属性 2(2 字节)db(%1 >> 24) & 0FFh; 段基址 3(1 字节)%endmacro ; 共 8 字节DA_CEQU98h; 只读代码段的属性值DA_DRWEQU92h; 允许读写的数据段的属性值DA_32EQU4000h;32位段的属性值jmpLABEL_BEGIN                        ;现在进行第一步：建立GDT表[SECTION .gdt]     ;用于放GDT表的段;GDTLABEL_GDT: Descriptor 0,0,0 ;空描述符，当一个任务没有LDT时，会把LDTR清空，这时，LDTR便指向空描述符。LABEL_CODE32: Descriptor 0,SegCode32Len-1,DA_C + DA_32 ; 代码段的描述符LABEL_VIDEO: Descriptor 0B8000h,0ffffh,DA_DRW    ;显存的描述符，0b8000h是显存的首地址LABEL_TEXT: Descriptor 0500000h,0ffffh,DA_DRW     ;测试的数据段，即我们要读写的数据段（内存大地址）。LABEL_DATA: Descriptor 0,0ffffh,DA_DRW+DA_32       ;存放数据的段，即我们要将这里的数据写到内存大地址。;GDT 结束GdtLenth equ $ - LABEL_GDT   ;计算GDT表的长度GdtPtr dw GdtLenth - 1 ; 准备存入GDTR的信息       dd 0    ;    用于存放GDT表的物理地址，后面会计算;GDT选择子SelectorCode32 equ LABEL_CODE32 - LABEL_GDT ;代码段的选择子SelectorVideo  equ LABEL_VIDEO - LABEL_GDT  ;显存所在段的选择子SelectorData equ LABEL_DATA - LABEL_GDT     ;数据段的选择子SelectorText equ LABEL_TEXT - LABEL_GDT      ;测试数据段的选择子;[SECTION .gdt]结束[SECTION .data]  ;数据段，为了简单，我们只保存一个字符LABEL_SEG_DATA:db 'A';[SECTION .data]结束[SECTION .s16][BITS 16];目标处理器模式LABEL_BEGIN:mov ax,csmov ds,axmov es,axmov ss,axmov sp,0100h;初始化数据段的描述符xor eax,eax   ; 同或运算，这里是将eax清零mov ax,csshl eax,4     ;左移四位，相当于乘以16，实模式下计算物理地址add eax,LABEL_SEG_DATA    ;eax中为32位段的物理地址mov word [LABEL_DATA + 2],ax   ;将32位段的物理地址存入段的描述符中shr eax,16mov byte [LABEL_DATA + 4],almov byte [LABEL_DATA + 7],ah;初始化32位段的描述符xor eax,eax   ; 同或运算，这里是将eax清零mov ax,csshl eax,4     ;左移四位，相当于乘以16，实模式下计算物理地址add eax,LABEL_SEG_CODE32    ;eax中为32位段的物理地址mov word [LABEL_CODE32 + 2],ax   ;将32位段的物理地址存入段的描述符中shr eax,16mov byte [LABEL_CODE32 + 4],almov byte [LABEL_CODE32 + 7],ah;计算GDT表的物理地址,将GDT表的物理地址信息存入GdtPtr中xor eax,eaxmov ax,csshl eax,4add eax,LABEL_GDTmov dword [GdtPtr + 2],eax;现在进行第二步：将GDT表的信息加载到GDTR中lgdt [GdtPtr]  ;装载GDTR;关中断cli;现在进行第三步：打开地址线in al,92hor al,00000010bout 92h,al;现在进行第四步：置PE为1，表示CPU处于保护模式下mov eax,cr0or eax,1mov cr0,eax;现在进入第五步：跳到保护模式的代码jmp dword SelectorCode32:0  ;这里将SelectorCode32存入CS中作为选择子;[SECTION .s16] 结束;保护模式下的代码,32位代码[SECTION .s32][BITS 32]  LABEL_SEG_CODE32:mov ax,SelectorVideo ;视频选择子,用于找到显存段的描述符mov gs,ax mov ax,SelectorTextmov es,axmov ax,SelectorDatamov ds,axmov edi,(80 * 10 + 0)*2  ;屏幕的第10行，第0列mov ah,0Chmov al,[es:0]mov [gs:edi],ax ;将测试段（内存大地址）的第一个字符输出到屏幕,在虚拟机中测试时输出为空。mov al,[ds:0]  ;向测试段（内存大地址）写入字符（此字符为数据段的第一个字符，这里为‘A’）mov [es:0],almov edi,(80 * 11 + 0)*2  ;屏幕的第11行，第0列mov ah,0Chmov al,[es:0]mov [gs:edi],ax ;再次将测试段（内存大地址）的第一个字符输出到屏幕，看写入是否成功jmp $SegCode32Len equ $ - LABEL_SEG_CODE32  ;计算32位代码段的长度times 510-($-$) db 0dw 0aa55H

将编译后的文件，safemodelup.img 装入虚拟机

下面是运行的结果图