《x86汇编语言-从实模式到保护模式》笔记
1.` ;设置堆栈段和栈指针 ，使堆栈段的逻辑地址和代码段相同， 0x7c00是个分界线，从这里，代码向上扩展，而堆栈向下扩展。
mov ax,cs
mov ss,ax
mov sp,0x7c00`
2.
描述符不是由用户程序自己建立的，而是在加载时，由操作系统根据你的程序结构而建立的，而用户程序通常是无法建立和修改 GDT 的，也就只能老老实实地在自己的地盘上工作。在这种情况下，操作系统为你的程序建立了几个段，你就只能在这些段内工作，超出这个范围，或者未按预定的方法访问这些段，都将被处理器止。
下面开始定义主引导扇区代码所使用的数据段、代码段和堆栈段。在保护模式下，内存的访问机制完全不同，即，必须通过描述符来进行。所以，这些段必须重新在 GDT 中定义。
gdt_base dd 0x00007e00 ;GDT的物理地址 3.段描述符号
20 位的段界限用来限制段的扩展范围。因为访问内存的方法是用段基地址加上偏移量，所以，对于向上扩展的段，如代码段和数据段来说，偏移量是从 0 开始递增，段界限决定了偏移量的最大值；对于向下扩展的段，如堆栈段来说，段界限决定了偏移量的最小值。
G 位是粒度（Granularity）位，用于解释段界限的含义。当 G 位是“0”时，段界限以字节为单位。此时，段的扩展范围是从 1 字节到 1 兆字节（1B～1MB），因为描述符中的界限值是 20 位的。相反，如果该位是“1”，那么，段界限是以 4KB 为单位的。这样，段的扩展范围是从 4KB到 4GB。
S 位用于指定描述符的类型（Descriptor Type）。当该位是“0”时，表示是一个系统段；为“1”时，表示是一个代码段或者数据段（堆栈段也是特殊的数据段）。
DPL 表示描述符的特权级（Descriptor Privilege Level，DPL）。这两位用于指定段的特权级。共
有 4 种处理器支持的特权级别，分别是 0、1、2、3，其中 0 是最高特权级别，3 是最低特权级别。
刚进入保护模式时执行的代码具有最高特权级 0（可以看成是从处理器那里继承来的），这些代码通常都是操作系统代码，因此它的特权级别最高。每当操作系统加载一个用户程序时，它通常都会指定一个稍低的特权级，比如 3 特权级。不同特权级别的程序是互相隔离的，其互访是严格限制的，而且有些处理器指令（特权指令）只能由 0 特权级的程序来执行，为的就是安全。
P 是段存在位（Segment Present）。P 位用于指示描述符所对应的段是否存在。一般来说，描述符所指示的段都位于内存中。但是，当内存空间紧张时，有可能只是建立了描述符，对应的内存空间并不存在，这时，就应当把描述符的 P 位清零，表示段并不存在。另外，同样是在内存空间紧张
的情况下，会把很少用到的段换出到硬盘中，腾出空间给当前急需内存的程序使用（当前正在执行的），这时，同样要把段描述符的 P 位清零。当再次轮到它执行时，再装入内存，然后将 P 位置 1。
D/B 位是“默认的操作数大小”（Default Operation Size）或者“默认的堆栈指针大小”（Default Stack Pointer Size），又或者“上部边界”（Upper Bound）标志。设立该标志位，主要是为了能够在 32 位处理器上兼容运行 16 位保护模式的程序。该标志位对不同的段有不同的效果。对于代码段，此位称做“D”位，用于指示指令中默认的偏移地址和操作数尺寸。D＝0 表示指令中的偏移地址或者操作数是 16 位的；D＝1，指示 32 位的偏移地址或者操作数。如果代码段描述符的 D 位是 0，那么，当处理器在这个段上执行时，将使用 16位的指令指针寄存器 IP 来取指令，否则使用 32 位的 EIP。对于堆栈段来说，该位被叫做“B”位，用于在进行隐式的堆栈操作时，是使用 SP 寄存器还是ESP 寄存器。
;文件说明：硬盘主引导扇区代码
;设置堆栈段和栈指针
mov ax,cs
mov ss,ax
mov sp,0x7c00
;计算GDT所在的逻辑段地址，将线性基地址转换成逻辑地址，方法是将 DX:AX 除以 16，得到的商是逻辑段地
址，余数是偏移地址。接着，将 AX 中的逻辑段地址传送到数据段寄存器 DS 中，将偏移地址传送到寄存器 BX 中
mov ax,[cs:gdt_base+0x7c00] ;将 GDT 线性基地址的低 16 位传送到寄存器 AX 中
mov dx,[cs:gdt_base+0x7c00+0x02] ;高16位
mov bx,16
div bx
mov ds,ax ;令DS指向该段以进行操作
mov bx,dx ;段内起始偏移地址
;创建0#描述符，它是空描述符，这是处理器的要求
mov dword [bx+0x00],0x00
mov dword [bx+0x04],0x00
;创建#1描述符，保护模式下的代码段描述符
mov dword [bx+0x08],0x7c0001ff
mov dword [bx+0x0c],0x00409800 线性基地址为 0x00007C00。
段界限为 0x001FF，粒度为字节（G＝0）。该段的长度为 512 字节。属于存储器的段（S＝1）。
这是一个 32 位的段（D＝1）。该段目前位于内存中（P＝1）。段的特权级为 0（DPL＝00）。这是一个只能执行的代码段（TYPE=1000）。
;创建#2描述符，保护模式下的数据段描述符（文本模式下的显示缓冲区）
mov dword [bx+0x10],0x8000ffff
mov dword [bx+0x14],0x0040920b
线性基地址为 0x000B8000。段界限为 0x0FFFF，粒度为字节（G＝0）。即，该段的长度为 64KB。
属于存储器的段（S＝1）。这是一个 32 位的段（D＝1）。该段目前位于内存中（P＝1）。
段的特权级为 0（DPL＝00）。这是一个可读可写、向上扩展的数据段（TYPE=0010）
;创建#3描述符，保护模式下的堆栈段描述符
mov dword [bx+0x18],0x00007a00
mov dword [bx+0x1c],0x00409600
;初始化描述符表寄存器GDTR
mov word [cs: gdt_size+0x7c00],31 ;描述符表的界限（总字节数减一）
lgdt [cs: gdt_size+0x7c00]
在这 6 字节的内存区域中，前 16 位是 GDT 的界限值，高 32 位是 GDT 的基地址。在初始状态
下（计算机启动之后），GDTR 的基地址被初始化为 0x00000000；界限值为 0xFFFF
in al,0x92 ;南桥芯片内的端口
or al,0000_0010B
out 0x92,al ;打开A20
cli ;保护模式下中断机制尚未建立，应
;禁止中断
mov eax,cr0
or eax,1
mov cr0,eax ;设置PE位
;以下进入保护模式... ...
jmp dword 0x0008:flush ;16位的描述符选择子：32位偏移
;清流水线并串行化处理器
[bits 32]
flush:
mov cx,00000000000_10_000B ;加载数据段选择子(0x10)
mov ds,cx
;以下在屏幕上显示"Protect mode OK."
mov byte [0x00],'P'
mov byte [0x02],'r'
mov byte [0x04],'o'
mov byte [0x06],'t'
mov byte [0x08],'e'
mov byte [0x0a],'c'
mov byte [0x0c],'t'
mov byte [0x0e],' '
mov byte [0x10],'m'
mov byte [0x12],'o'
mov byte [0x14],'d'
mov byte [0x16],'e'
mov byte [0x18],' '
mov byte [0x1a],'O'
mov byte [0x1c],'K'
;以下用简单的示例来帮助阐述32位保护模式下的堆栈操作
mov cx,00000000000_11_000B ;加载堆栈段选择子
mov ss,cx
mov esp,0x7c00
mov ebp,esp ;保存堆栈指针
push byte '.' ;压入立即数（字节）
sub ebp,4
cmp ebp,esp ;判断压入立即数时，ESP是否减4
jnz ghalt
pop eax
mov [0x1e],al ;显示句点
ghalt:
hlt ;已经禁止中断，将不会被唤醒
;-------------------------------------------------------------------------------
gdt_size dw 0
gdt_base dd 0x00007e00 ;GDT的物理地址
times 510-($-$$) db 0
db 0x55,0xaa
read_hard_disk_0: ;从硬盘读取一个逻辑扇区
;EAX=逻辑扇区号
;DS:EBX=目标缓冲区地址
;返回：EBX=EBX+512
push eax
push ecx
push edx
push eax
mov dx,0x1f2
mov al,1
out dx,al ;读取的扇区数
inc dx ;0x1f3
pop eax
out dx,al ;LBA地址7~0
inc dx ;0x1f4
mov cl,8
shr eax,cl
out dx,al ;LBA地址15~8
inc dx ;0x1f5
shr eax,cl
out dx,al ;LBA地址23~16
inc dx ;0x1f6
shr eax,cl
or al,0xe0 ;第一硬盘 LBA地址27~24
out dx,al
inc dx ;0x1f7
mov al,0x20 ;读命令
out dx,al
安装内核的段描述符
要使内核工作起来，首要的任务是为它的各个段创建描述符。换句话说，还要为 GDT 续添新的描述符。
lgdt [cs: pgdt+0x7c00]
加载全局描述符表寄存器（GDTR），标号 pgdt 所指向的内存位置包含了 GDT 的基地址和大小。现在，我们的任务是重新从标号 pgdt 处取得 GDT 的基地址，为其添加描述符，并修改它的大小，然后用 lgdt 指令重新加载一遍 GDTR 寄存器，使修改生效。