（第三章 7）LDT

先展示一下效果图:

 

 

 

直接看代码：

      注意到这段代码是在P38  “3.2.1海阔凭鱼跃”那段代码基础上加上LDT得到的，新添加的代码会着重标注出来的^_^

 

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

; 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                              ; 即是，将选择子SelectorLDT加载到寄存器LDTR中

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]

 

 

***********************************************************************************************************************************

代码说明及注意：

 

一、LDT段描述符属性——DA_LDT

DA_LDT      EQU   82h   ; 局部描述符表段类型值

 

 98h=0000,0000,1000,0010b，也就是将

     TYPE设置为0010，表示为LDT。见P36

     S设置为0，表示是系统段/门描述符（如果S=1，表示是数据段/代码段描述符）。见P36

     P设置为1，表示在内存中存在。见P35

 

二、通过比较LDT和GDT来深入理解LDT

 

1. “LDT的描述符被包含在GDT中”

 

     “LDT段在GDT段中的地位”和“其他段在GDT段中的地位”平等，只不过其特定的属性表明了他的身份——DA_LDT。他就好像一个混迹市井的贤士高人，不显山露水，但深藏绝技；而这个绝技就是LDT段中可以完成和GDT段类似的功能——定义若干段描述符，只不过LDT中定义的段是局部的！

     关键代码：

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

 

     下面在LDT中定义一个局部段描述符，和在GDT中定义段描述符有两点区别：

1）在LDT中，不用定义第一个段为空段（全0）；

2）在LDT中，所有段的选择子都需要在后面再“或操作”(“+”) SA_STL。注意到SA_STL  equ  4，故实际上是将LDT中定义的局部段的选择子第2位TI置1（表示从LDT中查找段描述符；TI=0表示从GDT中找）处理!

 

; 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]

 

2. “GDT和LDT不干扰程序流程”

    GDT和LDT存在的价值只是负责被查找(查找GDT直接根据GDTR——一步；而查找LDT之前由先要由GDT中LDT的描述符找到LDT的信息——两步)，从中找到想要的段的信息。例如，在执行下面代码时，就要查找GDT:

...
[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
...

 

 

三、LDT的价值

     在上例的LDT只有一个代码段。不难想象，我们还可以在其中增加更多的段，例如数据段、堆栈段等，这样一来，我们可以把一个单独的任务所用到的东西封装在一个LDT中，这种思想是我们在后面章节中的多任务处理的一个雏形。