【0】README

text description from orange’s implemention of a os and for complete code ,please visit https://github.com/pacosonTang/Orange-s-OS/blob/master/p62.asm.

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【1】 回憶——關(guān)于堆棧

通過調(diào)用門進(jìn)行有特權(quán)級(jí)變換的轉(zhuǎn)移——理論篇

• （1）出現(xiàn)的問題： call 指令 執(zhí)行前后的堆棧已經(jīng)不再是同一個(gè)堆棧 了，那么我們?cè)诙褩中壓入?yún)?shù)和返回地址， 需要出棧（ret or retf）時(shí)，堆棧卻變成了堆棧B， 這該怎么辦呢？

• （2）解決方法： Intel提供一種機(jī)制， 將堆棧A的內(nèi)容復(fù)制到 堆棧B中， 如下圖；
  
  

• （3）TSS閃亮登場(chǎng)（task-state segment -任務(wù)狀態(tài)段）
  （不同特權(quán)級(jí)的代碼段間的轉(zhuǎn)移，會(huì)發(fā)生堆棧切換，使得調(diào)用者的入棧的堆棧是針對(duì)調(diào)用者本身的堆棧， 而出棧操作是針對(duì)被調(diào)用者的堆棧，即入棧和出棧的堆棧不一致，使得特權(quán)級(jí)間跳轉(zhuǎn)出錯(cuò)，故引入了 TSS）

• 出現(xiàn)的問題： 由于每個(gè)任務(wù)可能在4個(gè)特權(quán)級(jí)間轉(zhuǎn)移，故每個(gè)任務(wù)實(shí)際上需要4個(gè)堆棧；問題是：我們只有一個(gè)ss 和 esp， 那么當(dāng)發(fā)生堆棧切換，我們?cè)搹哪睦铽@取其他堆棧的ss 和 esp 呢？

• 解決方法： 我們引入TSS， 它可以解決這個(gè)問題， TSS 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 和 TSS段描述符的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 如下；
  
  

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【2】舉個(gè)荔枝：

如，我們當(dāng)前在ring3 ， 當(dāng)轉(zhuǎn)移只ring1 時(shí)， 堆棧將被自動(dòng)切換到由 ss1 和 esp1 指定的位置。由于只是在外層到內(nèi)層（低特權(quán)級(jí)到高特權(quán)級(jí)）切換時(shí)，新堆棧才會(huì)從TSS中取得，所以TSS 并沒有位于最外層 ring3 的堆棧信息；

（2.1）轉(zhuǎn)移的過程中，CPU所做的工作：

• 1） 根據(jù)目標(biāo)代碼段的DPL，從TSS中選擇應(yīng)該切換到哪個(gè)ss 和 esp；
• 2） 從TSS 中讀取新的ss 和 esp。在這個(gè)過程中，若發(fā)現(xiàn)ss、esp 或者 TSS 界限錯(cuò)誤都會(huì)導(dǎo)致無效 TSS異常；
• 3） 對(duì)ss 描述符進(jìn)行檢驗(yàn)，若發(fā)生錯(cuò)誤，同樣產(chǎn)生#TS異常；
• 4） 暫時(shí)性保存當(dāng)前ss 和 esp 的值；
• 5） 加載新的 ss 和 esp；
• 6） 將剛剛保存起來的ss 和 esp 的值壓棧；
• 7） 從調(diào)用者堆棧中將參數(shù) 復(fù)制到被調(diào)用者堆棧中（新堆棧中）， 復(fù)制參數(shù)的數(shù)目由調(diào)用門中 Param Count一項(xiàng)來決定；
• 8） 將當(dāng)前的 cs 和 eip 壓棧；
• 9） 加載調(diào)用門中指定的新的cs 和 eip， 開始執(zhí)行被調(diào)用者過程；

（2.2）從被調(diào)用者到調(diào)用者的返回過程中， 處理器的工作：
（實(shí)際上，ret這個(gè)指令不僅可以實(shí)現(xiàn)短返回和長(zhǎng)返回， 而且可以實(shí)現(xiàn)帶有特權(quán)級(jí)變換的長(zhǎng)返回）

• 1）檢查保存的cs 中的RPL 以判斷返回時(shí)是否要變換特權(quán)級(jí)；
• 2）加載被調(diào)用者堆棧上的cs 和eip；
• 3）如果ret 指令含有參數(shù)，則增加esp 跳過參數(shù)，然后esp 將指向被保存過的調(diào)用者ss 和 esp ；ret的參數(shù)個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng) 調(diào)用門中的 Param Count的值；
• 4）加載ss 和 esp ， 切換到調(diào)用者堆棧，被調(diào)用者的ss 和 esp 被丟棄；
• 5）如果ret 指令含有參數(shù)， 增加esp 的值以跳過參數(shù)；
• 6）檢查ds、es、fs、gs的值，如果其中哪一個(gè)寄存器指向的段的DPL 小于CPL（此規(guī)則不適用于一致代碼段），那么一個(gè)空描述符會(huì)被加載到該寄存器；

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【3】總結(jié)：（使用調(diào)用門的過程實(shí)際上分為兩部分）

• （1）從低特權(quán)級(jí)到高特權(quán)級(jí)，通過調(diào)用門和call 指令來實(shí)現(xiàn)；
• （2）從高特權(quán)級(jí)到低特權(quán)級(jí)， 通過ret 指令來實(shí)現(xiàn)；（即，ret 指令可以實(shí)現(xiàn)從高特權(quán)級(jí)到低特權(quán)級(jí)的轉(zhuǎn)移）

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（Attention）：

• A1）從調(diào)用者堆棧中將參數(shù)復(fù)制到被調(diào)用者堆棧（新堆棧）中， 復(fù)制參數(shù)的數(shù)目由 調(diào)用門中 Param Count 一項(xiàng)來決定，（調(diào)用門中 Param Count的作用）；
• A2） ret（retf）是call 的反過程， 只是帶參數(shù)的ret 指令會(huì)同時(shí)釋放事先被壓棧的參數(shù)；

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的为什么引入TSS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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