打開A20地址線

還記得實(shí)模式下的wrap-around嗎？也就是地址回繞。咱們一起來復(fù)習(xí)一下。實(shí)模式下內(nèi)存訪問是采取“段基址:段內(nèi)偏移地址”的形式，段基址要乘以16后再加上段內(nèi)偏移地址。實(shí)模式下寄存器都是16位的，如果段基址和段內(nèi)偏移地址都為16位的最大值，即0xFFFF:0xFFFF，最大地址是0xFFFF0+0xFFFF，即0x10FFEF。由于實(shí)模式下的地址線是20位，最大尋址空間是1MB，即0x00000~0xFFFFF。超出1MB內(nèi)存的部分在邏輯上也是正常的，但物理內(nèi)存中卻沒有與之對(duì)應(yīng)的部分。為了讓“段基址:段內(nèi)偏移地址”策略繼續(xù)可用，cpu采取的做法是，將超過1MB的部分自動(dòng)回繞到0地址，繼續(xù)從0地址開始映射。相當(dāng)于把地址對(duì)1MB求模。超過1MB多余出來的內(nèi)存被稱為高端內(nèi)存區(qū)HMA。

這種地址回繞是如何做到的呢？要分兩種情況分別討論啦。

對(duì)于只有20位地址線的cpu，不需要任何額外操作便能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)地址回繞。

地址（Address）地址線是從0開始編號(hào)，在8086/8088中，只有20位地址線，即A0~A19。20位地址線表示的內(nèi)存是2的20次方，即最大是1MB，即0x0~0xFFFFF。內(nèi)存若超過1MB，是需要第21條地址線支持的。所以說，若地址進(jìn)位到1MB以上，如0x100000，由于沒有第21位地址線，相當(dāng)于丟掉了進(jìn)位1，變成了0x00000。這一“缺陷”甚至成了當(dāng)時(shí)很多程序員利用的技巧。如圖

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對(duì)于80286后續(xù)的CPU，通過A20GATE來控制A20地址線 。

cpu發(fā)展到了 80286后，雖然地址總線從原來的20位發(fā)展到了24位，從而能夠訪問的內(nèi)存范圍可達(dá)到2的24次方等于16MB。但任何時(shí)候，Intel都會(huì)把兼容放在第一位。80286是第一款具有保護(hù)模式的cpu，它在實(shí)模式下時(shí)，其表現(xiàn)也應(yīng)該和8086/8088一模一樣。按照兼容的要求，這意味著80286以及后續(xù)cpu的實(shí)模式都應(yīng)該與8086/8088完全一樣，即：仍然只使用20條地址線。但80286有24條地址線，即A0~A23，也就是說A20地址線是開啟的。如果訪問0x100000~0x10FFEF之間的內(nèi)存，系統(tǒng)將直接訪問這塊物理內(nèi)存，并不會(huì)象8086/8088那樣回繞到0。

為了解決此問題，IBM在鍵盤控制器上的一些輸出線來控制第21根地址線（A20）的有效性，故被稱為A20Gate：

• λ如果A20Gate被打開，當(dāng)訪問到0x100000~0x10FFEF之間的地址時(shí)，cpu將真正訪問這塊物理內(nèi)存。
• λ如果A20Gate被禁止，當(dāng)訪問0x100000~0x10FFEF之間的地址時(shí)，cpu將采用8086/8088的地址回繞。

上面描述了地址回繞的原理，但地址回繞是為了兼容8086/8088的實(shí)模式。如今我們是在保護(hù)模式下，我們需要突破第20條地址線（A20）去訪問更大的內(nèi)存空間。而這一切，只有關(guān)閉了地址回繞才能實(shí)現(xiàn)。而關(guān)閉地址回繞，就是上面所說的打開A20Gate。

說了半天，其實(shí)打開A20Gate的方式是極其簡(jiǎn)單的，將端口0x92的第1位置1就可以了，以下三個(gè)步驟就可以實(shí)現(xiàn)啦。

in al,0x92

or al,0000_0010B

out 0x92,al

我們離保護(hù)模式越來越近了，為了給大家一個(gè)盼頭，劇透一下，其實(shí)我們距32位地址空間只差一步，下一節(jié)中我們將播出有關(guān)內(nèi)容，歡迎大家準(zhǔn)時(shí)收看^_^

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的一步步编写操作系统 26 打开A20地址线的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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