操作系統(tǒng)--局部段描述符表的使用

Q:什么是LDT
A.局部段描述符表
1.本質(zhì)是一個(gè)段描述符表，用于定義段描述符
2.與GDT類似，可以看作"段描述符的數(shù)組"
3.通過定義選擇子訪問局部描述符表中的元素
局部段描述符選擇子

局部段描述符表

需要注意的是
1.局部段描述符表需要在全局段描述符表中注冊(cè)(增加描述符)
2.通過對(duì)應(yīng)的選擇子加載局部段描述符(lldt)
3.局部段描述符從第0項(xiàng)開始使用
在這里會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題-LDT具體用來干什么？同時(shí)為什么還需要一個(gè)"額外的"段描述符？
LDT的意義主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：代碼層次的意義-分級(jí)管理功能相同意義不同的段(多個(gè)代碼段)；系統(tǒng)層次的意義-實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的基礎(chǔ)要素(每個(gè)任務(wù)對(duì)應(yīng)一系列不同的段)
B.LDT的定義與使用
1.定義獨(dú)立功能相關(guān)的段(代碼段，數(shù)據(jù)段，棧段)
2.將目標(biāo)段描述符組成局部段描述表(LDT)
3.為各個(gè)段描述符定義選擇子(SA_TIL)
4.在GDT中定義LDT的段描述符，并定義選擇子
C.LDT的定義與使用

代碼實(shí)現(xiàn)-要在inc.asm中對(duì)DA_LDT equ 0x82進(jìn)行定義要不然會(huì)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤

%include "inc.asm"

org 0x9000

jmp ENTRY_SEGMENT

[section .gdt]
; GDT definition
;                                 段基址，       段界限，       段屬性
GDT_ENTRY       :     Descriptor    0,            0,           0
CODE32_DESC     :     Descriptor    0,    Code32SegLen - 1,    DA_C + DA_32
VIDEO_DESC      :     Descriptor 0xB8000,     0x07FFF,         DA_DRWA + DA_32
DATA32_DESC     :     Descriptor    0,    Data32SegLen - 1,    DA_DR + DA_32
STACK32_DESC    :     Descriptor    0,     TopOfStack32,       DA_DRW + DA_32
CODE16_DESC     :     Descriptor    0,        0xFFFF,          DA_C 
UPDATE_DESC     :     Descriptor    0,        0xFFFF,          DA_DRW
TASK_A_LDT_DESC :     Descriptor    0,     TaskALdtLen - 1,    DA_LDT
; GDT end

GdtLen    equ   $ - GDT_ENTRY

GdtPtr:
          dw   GdtLen - 1
          dd   0

; GDT Selector

Code32Selector    equ (0x0001 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
VideoSelector     equ (0x0002 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
Data32Selector    equ (0x0003 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
Stack32Selector   equ (0x0004 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
Code16Selector    equ (0x0005 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
UpdateSelector    equ (0x0006 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
TaskALdtSelector  equ (0x0007 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
; end of [section .gdt]

TopOfStack16    equ 0x7c00

[section .dat]
[bits 32]
DATA32_SEGMENT:
    DTOS               db  "D.T.OS!", 0
    DTOS_OFFSET        equ DTOS - $$
    HELLO_WORLD        db  "Hello World!", 0
    HELLO_WORLD_OFFSET equ HELLO_WORLD - $$

Data32SegLen equ $ - DATA32_SEGMENT

[section .s16]
[bits 16]
ENTRY_SEGMENT:
    mov ax, cs
    mov ds, ax
    mov es, ax
    mov ss, ax
    mov sp, TopOfStack16

    mov [BACK_TO_REAL_MODE + 3], ax

    ; initialize GDT for 32 bits code segment
    mov esi, CODE32_SEGMENT
    mov edi, CODE32_DESC

    call InitDescItem

    mov esi, DATA32_SEGMENT
    mov edi, DATA32_DESC

    call InitDescItem

    mov esi, STACK32_SEGMENT
    mov edi, STACK32_DESC

    call InitDescItem

    mov esi, CODE16_SEGMENT
    mov edi, CODE16_DESC

    call InitDescItem

    mov esi, TASK_A_LDT_ENTRY
    mov edi, TASK_A_LDT_DESC

    call InitDescItem

    mov esi, TASK_A_CODE32_SEGMENT
    mov edi, TASK_A_CODE32_DESC

    call InitDescItem

    mov esi, TASK_A_DATA32_SEGMENT
    mov edi, TASK_A_DATA32_DESC

    call InitDescItem

    mov esi, TASK_A_STACK32_SEGMENT
    mov edi, TASK_A_STACK32_DESC

    call InitDescItem

    ; initialize GDT pointer struct
    mov eax, 0
    mov ax, ds
    shl eax, 4
    add eax, GDT_ENTRY
    mov dword [GdtPtr + 2], eax

    ; 1. load GDT
    lgdt [GdtPtr]

    ; 2. close interrupt
    cli 

    ; 3. open A20
    in al, 0x92
    or al, 00000010b
    out 0x92, al

    ; 4. enter protect mode
    mov eax, cr0
    or eax, 0x01
    mov cr0, eax

    ; 5. jump to 32 bits code
    jmp dword Code32Selector : 0

BACK_ENTRY_SEGMENT:
    mov ax, cs
    mov ds, ax
    mov es, ax
    mov ss, ax
    mov sp, TopOfStack16

    in al, 0x92
    and al, 11111101b
    out 0x92, al

    sti

    mov bp, HELLO_WORLD
    mov cx, 12
    mov dx, 0
    mov ax, 0x1301
    mov bx, 0x0007
    int 0x10

    jmp $

; esi    --> code segment label
; edi    --> descriptor label
InitDescItem:
    push eax

    mov eax, 0
    mov ax, cs
    shl eax, 4
    add eax, esi
    mov word [edi + 2], ax
    shr eax, 16
    mov byte [edi + 4], al
    mov byte [edi + 7], ah

    pop eax

    ret

[section .s16]
[bits 16]
CODE16_SEGMENT:
    mov ax, UpdateSelector
    mov ds, ax
    mov es, ax
    mov fs, ax
    mov gs, ax
    mov ss, ax

    mov eax, cr0
    and al, 11111110b
    mov cr0, eax

BACK_TO_REAL_MODE:    
    jmp 0 : BACK_ENTRY_SEGMENT

Code16SegLen    equ    $ - CODE16_SEGMENT

[section .s32]
[bits 32]
CODE32_SEGMENT:
    mov ax, VideoSelector
    mov gs, ax

    mov ax, Stack32Selector
    mov ss, ax

    mov eax, TopOfStack32
    mov esp, eax

    mov ax, Data32Selector
    mov ds, ax

    mov ebp, DTOS_OFFSET
    mov bx, 0x0C
    mov dh, 12
    mov dl, 33

    call PrintString

    mov ebp, HELLO_WORLD_OFFSET
    mov bx, 0x0C
    mov dh, 13
    mov dl, 31

    call PrintString

    mov ax, TaskALdtSelector

    lldt ax

    jmp TaskACode32Selector : 0

    ; jmp Code16Selector : 0

; ds:ebp    --> string address
; bx        --> attribute
; dx        --> dh : row, dl : col
PrintString:
    push ebp
    push eax
    push edi
    push cx
    push dx

print:
    mov cl, [ds:ebp]
    cmp cl, 0
    je end
    mov eax, 80
    mul dh
    add al, dl
    shl eax, 1
    mov edi, eax
    mov ah, bl
    mov al, cl
    mov [gs:edi], ax
    inc ebp
    inc dl
    jmp print

end:
    pop dx
    pop cx
    pop edi
    pop eax
    pop ebp

    ret

Code32SegLen    equ    $ - CODE32_SEGMENT

[section .gs]
[bits 32]
STACK32_SEGMENT:
    times 1024 * 4 db 0

Stack32SegLen equ $ - STACK32_SEGMENT
TopOfStack32  equ Stack32SegLen - 1

; ==========================================
;
;            Task A Code Segment 
;
; ==========================================

[section .task-a-ldt]
; Task A LDT definition
;                                             段基址,                段界限,                段屬性
TASK_A_LDT_ENTRY:
TASK_A_CODE32_DESC    :    Descriptor          0,           TaskACode32SegLen - 1,        DA_C + DA_32
TASK_A_DATA32_DESC    :    Descriptor          0,           TaskAData32SegLen - 1,        DA_DR + DA_32
TASK_A_STACK32_DESC   :    Descriptor          0,           TaskAStack32SegLen - 1,       DA_DRW + DA_32

TaskALdtLen  equ   $ - TASK_A_LDT_ENTRY

; Task A LDT Selector
TaskACode32Selector  equ   (0x0000 << 3) + SA_TIL + SA_RPL0
TaskAData32Selector  equ   (0x0001 << 3) + SA_TIL + SA_RPL0
TaskAStack32Selector equ   (0x0002 << 3) + SA_TIL + SA_RPL0

[section .task-a-dat]
[bits 32]
TASK_A_DATA32_SEGMENT:
    TASK_A_STRING        db   "This is Task A!", 0
    TASK_A_STRING_OFFSET equ  TASK_A_STRING - $$

TaskAData32SegLen  equ  $ - TASK_A_DATA32_SEGMENT

[section .task-a-gs]
[bits 32]
TASK_A_STACK32_SEGMENT:
    times 1024 db 0

TaskAStack32SegLen  equ  $ - TASK_A_STACK32_SEGMENT
TaskATopOfStack32   equ  TaskAStack32SegLen - 1

[section .task-a-s32]
[bits 32]
TASK_A_CODE32_SEGMENT:
    mov ax, VideoSelector
    mov gs, ax

    mov ax, TaskAStack32Selector
    mov ss, ax

    mov eax, TaskATopOfStack32
    mov esp, eax

    mov ax, TaskAData32Selector
    mov ds, ax

    mov ebp, TASK_A_STRING_OFFSET
    mov bx, 0x0C
    mov dh, 14
    mov dl, 29

    call PrintString

    jmp $

; ds:ebp    --> string address
; bx        --> attribute
; dx        --> dh : row, dl : col

TaskACode32SegLen   equ  $ - TASK_A_CODE32_SEGMENT

運(yùn)行結(jié)果
該處的運(yùn)行結(jié)果

從運(yùn)行結(jié)果可以得知并沒有打印出自定義的字符串，還是打印之前的結(jié)果，同時(shí)發(fā)現(xiàn)還存在一個(gè)錯(cuò)誤，就是CPU進(jìn)行了重置，但是取消掉call PrintString 這個(gè)操作，會(huì)發(fā)現(xiàn)存在的錯(cuò)誤消失了，這個(gè)函數(shù)是保護(hù)模式下的函數(shù)在這里調(diào)用出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因是屬于其它段的，不屬于現(xiàn)在的段，代碼段發(fā)生了跳轉(zhuǎn)，選擇子不一樣了?？梢赃M(jìn)行改進(jìn)的是將之前的打印函數(shù)復(fù)制粘貼一份到現(xiàn)在的段中，需要注意的是要將名字進(jìn)行修改，不然會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤
改正后的代碼，注意jmp Code16Selector : 0命令會(huì)返回實(shí)模式打印Hello World及打印結(jié)果



D.多任務(wù)程序設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)思路

從這張圖可以聯(lián)想出-在保護(hù)模式下的不同段之間如何進(jìn)行代碼復(fù)用？
小結(jié)
1.局部段描述符表用于組織功能相關(guān)的段
2.局部段描述符表需要加載后才能正常使用
3.局部段描述符表必須在全局段描述符表中注冊(cè)
4.通過局部段描述符表的選擇子對(duì)其進(jìn)行訪問
5.局部段描述符表是實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的基礎(chǔ)