保护模式Protected mode
It has been for almost a whole month that I do not update my blog, since I was extremely busy about my IBDP course. And I also started to take a scientific research with a Doctor, the content is about CNN and facial detection. Thus, I did not totally focus on the study about OS. In recent, I found a book which seemingly quite helpful to my work, it is called “X86From real mode to protected mode”, it’s precise and detailed narration shed me light to my next step.
我似乎已经一整个月没有更新我的博客了，因为我一直忙于我的IBDP课程。同时我在T大一位博士的指导下，开始了一项关于卷积神经网络在人脸识别领域的科研项目。因此，我并没有能专注于对操作系统的学习和研究。最近，我找到一本似乎很有帮助的书，《X86从实模式到保护模式》，其中清晰且细节的讲述为我下一步的学习指明了方向。
I have summed up the notes I took during I studied two chapters among it. My plan would be: First, finish the protected mode knowledge in the book, meanwhile study OS concept; second, start to read: Organe: a realization of operating system meanwhile write it by myself.
全局描述符
在保护模式下，对内存的访问仍然使用段地址和偏移地址，但每个段在访问前要进行登记
段要用8个字节来进行描述（segment descriptor）
为了存放这些描述符，需要在内存中开辟一段空间——描述符表（Global Descriptor Table） GDT
为了跟踪全局描述符表，处理器中有一个48位寄存器，成为全局描述表寄存器（GDTR）
该寄存器分两部分32位线性地址（全局描述符表起始线性地址）和16位边界（其界限 等于表大小减一==表内最后一个字节的偏移量）
在进入保护模式后，处理器会立刻以新的内存访问方式工作，所以必须爱进入保护模式前定义GDT
存储器的段描述符
看懂啦！
每个描述符在GDT中占8字节，64位
G位是粒度（Granularity）位，用于解释段界限的含义；当G0，段界限以字节为单位，此时段的扩展范围是1B-1MB；当G1，段界限以4KB为单位，界限为4KB-4GB
S为指定描述符的类型（Descriptor Type）当该位是0时，表示一个系统段；为1时，是一个代码或数据段
DPL是描述符特权级（Descriptor Privilege Level）指定段的特权级；不同特权级别的程序是相互隔离的，其互访严格限制
P是段存在位，用于指示描述符所对应的段是否存在；当内存紧张时，只建立描述符，对应的内存空间却不存在，此时P位为0；换页时，将段换入硬盘时也要清零，P位是由处理器负责监测的，每当通过描述符访问内存中的段时，如果P是0，处理器产生异常终端（由OS提供）处理过程的任务是将磁盘中的该段换回来
D/B位是默认的操作数大小，默认的栈指针大小，或上部边界标志
L是64位代码段标志，保留此位给64位处理器使用
TYPE字段共4位 指示标识符的子类型
安装存储器的段描述符并加载GDTR
第21条地址线A20问题
处理器有A20M引脚，意为A20屏蔽，低电平下有效
存在一个端口0X92，其中7-2位保持未使用，0位为INIT_NOW（现在初始化），用于初始化处理器。当这个端口被写入1时，处理器复位，计算机重新启动
端口0x92的位1用于控制A20，称为Alternate A20 Gate ALT_A20_GATE
这个端口是可读写的，将其中的数据读出，在将第二位置1，在重新写入断口
保护模式下的内存访问
两种模式的切换开关在于一个CR0的32位寄存器（Control Register，CR）
其位1是保护模式允许位（Protection Enable，PE），如果该位为1，则进入保护模式
但保护模式下原有的中断机制都不再适用，必须在重新设置保护模式下的中断环境前，必须关闭中断(cli;)
段选择器和描述符高速缓存器
32位处理器的6个段寄存器分为2部分，前16位与8086相同，这是为何8086程序可以继续在32位处理器上继续运行的原因。每个段寄存器还包括一个不可见的部分，成为描述符高速缓存器，用来存放段界限、线性基地址、段属性
保护模式的内存访问，也需要指定一个段，但传送到段选择器的内容不是逻辑段地址，而是段描述符在描述符表中的索引号
分为三部分，
第一部分是描述符的索引号
第二部分是TI，描述符表指示器（Table Indicator）TI = 0，表示描述符爱GDT中
TI = 1，描述符在LDT中
第三部分是RPL请求特权级，表示给出当前选择子的那个程序的特权级别（访问该内存段的程序）
当处理器在执行任何改变段选择器的指令时，就将指令中提供的索引号乘以8作为偏移地址，同GDTR里的线性基地址相加，以访问GDT
此后，每当有访问内存的指令时，就不再有访问GDT中的描述符，直接用当前段寄存器描述符高速缓存器提供线基地址。
