【1】README

• 1.0）由于實現(xiàn)進程的切換任務，其功能涉及到 LDT + TSS +ＧATE + INTERRUPT；下面我們對這些內容進行復習；
• 1.1） source code from orange’s implemention of a os .

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【2】知識復習（LDT+TSS+GATE + INTERRUPT）

2.1）LDT的復習

• （1）在GDT中定義 LDT 描述符；
• （2）然后在實模式下，初始化 GDT中的LDT描述符；
• （3）還要初始化 LDT中的段描述符（用局部任務代碼去初始化 LDT 中 段描述符的基地址）；
• （4）加載GDT到GDTR；
• （5）切換到保護模式；
• （6）做完任務后，跳轉到局部任務（jmp SelectorLDTCodeA:0），SelectorLDTCodeA作為LDT的選擇子，用于索引LDT中段描述符，其初始化在實模式下完成；
• （7）緊接著就跳轉到該選擇子對應的任務代碼段去執(zhí)行；

2.2）對于GDT和LDT的結構，我們再做個總結
LABEL_GDT:
LABEL_DESC_LDT : Descriptor 0, LDTLen - 1, DA_LDT ; LDT
SelectorLDT equ LABEL_DESC_LDT- LABEL_GDT

LABEL_LDT ：
LABEL_LDT_DESC_CODEA : Descriptor 0, CodeALen - 1, DA_C + DA_32 ; Code, 32 位
SelectorLDTCodeA equ LABEL_LDT_DESC_CODEA - LABEL_LDT: + SA_TIL

; 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

; Load LDT
mov ax, SelectorLDT
lldt ax
jmp SelectorLDTCodeA :0 ; 跳入局部任務

; CodeA (LDT, 32 位代碼段)
[SECTION .la]
ALIGN 32
[BITS 32]
LABEL_CODE_A :
mov ax, SelectorVideo
mov gs, ax ; 視頻段選擇子(目的)
mov edi, (80 * 12 + 0) * 2 ; 屏幕第 10 行, 第 0 列。
mov ah, 0Ch ; 0000: 黑底 1100: 紅字
mov al, ‘L’
mov [gs:edi],

（Attention）顯然，我們發(fā)現(xiàn)，加載到 ldt 寄存器 的 選擇子是 GDT中 LDT段描述符 的選擇子， 而調用局部描述符對應的目標代碼時，我們用的是 LDT 中的該代碼對應的選擇子；（干貨）

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2.2）TSS的復習

• 由于每個任務可能在4個特權級間轉移，故每個任務實際上需要4個堆棧；
• 問題是：我們只有一個ss 和 esp， 那么當發(fā)生堆棧切換，我們該從哪里獲取其他堆棧的ss 和 esp 呢？
  我們引入TSS， 它可以解決這個問題。
• 我們再總結一下就是：不同特權級的代碼段間的轉移（更具體點，是從低特權級->高特權級），會發(fā)生堆棧切換，使得調用者的入棧的堆棧是針對調用者本身的堆棧， 而出棧操作是針對被調用者的堆棧，即入棧和出棧的堆棧不一致，使得特權級間跳轉出錯，故引入了 TSS；

（Conclusion)我們再理一理 TSS 和 GDT 的結構關系
; 任務狀態(tài)段描述符 LABEL_DESC_TSS + 選擇子
LABEL_GDT:
………..
LABEL_DESC_TSS : Descriptor 0, TSSLen-1, DA_386TSS ; ( DA_386TSS == 89h )
SelectorTSS equ LABEL_DESC_TSS - LABEL_GDT

; TSS [add] （任務狀態(tài)段的定義）
[SECTION .tss]
ALIGN 32
[BITS 32]
LABEL_TSS :
DD 0 ; Back
DD TopOfStack ; 0 級堆棧
DD SelectorStack ;
DD 0 ; 1 級堆棧
DD 0 ;
DD 0 ; 2 級堆棧
DD 0 ;
DD 0 ; CR3
DD 0 ; EIP
DD 0 ; EFLAGS
DD 0 ; EAX
DD 0 ; ECX
DD 0 ; EDX
DD 0 ; EBX
DD 0 ; ESP
DD 0 ; EBP
DD 0 ; ESI
DD 0 ; EDI
DD 0 ; ES
DD 0 ; CS
DD 0 ; SS
DD 0 ; DS
DD 0 ; FS
DD 0 ; GS
DD 0 ; LDT
DW 0 ; 調試陷阱標志
DW $ - LABEL_TSS+ 2 ; I/O位圖基址
DB 0ffh ; I/O位圖結束標志
TSSLen equ $ - LABEL_TSS

; 初始化 TSS 描述符，實模式
xor eax, eax
mov ax, ds
shl eax, 4
add eax, LABEL_TSS
mov word [LABEL_DESC_TSS+ 2], ax
shr eax, 16
mov byte [LABEL_DESC_TSS+ 4], al
mov byte [LABEL_DESC_TSS+ 7], ah

; Load TSS， 在保護模式中，從ring3->ring0之前
; 因為是先通過retf實現(xiàn) ring0->ring3，然后通過門實現(xiàn)ring3->ring0（門目標段的特權級為0），ring3->ring0會發(fā)生堆棧切換，所以在這之前需要加載TSS進入 tr-任務寄存器
mov ax, SelectorTSS
ltr ax ; 在任務內發(fā)生特權級變換時要切換堆棧，而內層堆棧的指針存放在當前任務的TSS中，所以要設置任務狀態(tài)段寄存器 TR。

push SelectorStack3
push TopOfStack3
push SelectorCodeRing3 ; 打印 ‘3’
push 0
retf
（Attention） 從以上代碼，初始化TSS的內存空間，創(chuàng)建 GDT中的 TSS 描述符 以及 在實模式下初始化TSS 的描述符， 最后跳轉到 保護模式，在特權級切換之前，我們把 TSS段描述符在GDT 中的選擇子加載到了 tr-任務寄存器中，這樣方便 不同特權級代碼間的切換 進行堆棧切換；

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2.3）GATE的復習

• （1）在GDT中定義門描述符+門選擇子 + 該門對應的代碼段描述符及其選擇子，從以下 門和門對應的代碼段描述符 的定義可以看到，門描述符存儲著該代碼段描述符的選擇子以建立它們間的聯(lián)系；
  LABEL_DESC_CODE_DEST: Descriptor 0,SegCodeDestLen-1, DA_C+DA_32; 非一致代碼段,32
  SelectorCodeDest equ LABEL_DESC_CODE_DEST- LABEL_GDT
  ; 門 目標選擇子,偏移,DCount, 屬性
  LABEL_CALL_GATE_TEST : Gate SelectorCodeDest, 0, 0, DA_386CGate+DA_DPL0
  SelectorCallGateTest equ LABEL_CALL_GATE_TEST - LABEL_GDT

• （2）在實模式中初始化測試調用門的代碼段描述符；（門對應的代碼段，我們稱其為調用門目標段）

  ; 初始化測試調用門的代碼段描述符xor eax, eaxmov ax, csshl eax, 4add eax, LABEL_SEG_CODE_DEST ； （調用門目標段基地址）mov word [LABEL_DESC_CODE_DEST + 2], axshr eax, 16mov byte [LABEL_DESC_CODE_DEST + 4], almov byte [LABEL_DESC_CODE_DEST + 7], ah

• （3）加載GDT到GDTR，并進入保護模式；

• （4）做完任務后，測試調用門（call SelectorCallGateTest:0），注意，它這里的調用地址用的是 調用門選擇子，通過調用門選擇子->調用門描述符->門目標段選擇子->門目標段描述符->門目標段基地址，即通過調用門選擇子尋址到門目標段基地址去運行；
  ; 測試調用門（無特權級變換），將打印字母 ‘C’
  call SelectorCallGateTest:0
  

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  2.4）中斷復習

• step0）構建中斷處理程序函數(shù)（在32位代碼段的保護模式中）：

  _UserIntHandler: UserIntHandler equ _UserIntHandler - $$mov ah, 0Ch ; 0000: 黑底 1100: 紅字mov al, 'I'mov [gs:((80 * 0 + 70) * 2)], ax ; 屏幕第 0 行, 第 70 列。iretd_SpuriousHandler: SpuriousHandler equ _SpuriousHandler - $$mov ah, 0Ch ; 0000: 黑底 1100: 紅字mov al, '!'mov [gs:((80 * 0 + 75) * 2)], ax ; 屏幕第 0 行, 第 75 列。jmp $iretd

• step1）構建IDT，IDT表項也就是門（中斷門+陷阱門），主要是為中斷向量號（依據(jù)表項索引）綁定中斷處理程序，（為演示方便，特別為向量號 80h 綁定了中斷處理程序），要知道，中斷向量號 把中斷異常的處理程序 與 中斷異常類型聯(lián)系了起來；

  [SECTION .idt] ALIGN 32 [BITS 32] LABEL_IDT: ; 門 目標選擇子, 偏移, DCount, 屬性 %rep 128Gate SelectorCode32, SpuriousHandler, 0, DA_386IGate %endrep .080h: Gate SelectorCode32, UserIntHandler, 0, DA_386IGate IdtLen equ $ - LABEL_IDT IdtPtr dw IdtLen - 1 ; 段界限dd 0 ; 基地址

• step2）實模式下，為加載IDTR做準備， 并將IDT（基地址+段界限）加載到 IDTR；

  ; 為加載 IDTR 作準備xor eax, eaxmov ax, dsshl eax, 4add eax, LABEL_IDT ; eax <- idt 基地址mov dword [IdtPtr + 2], eax ; [IdtPtr + 2] <- idt 基地址; 加載 GDTRlgdt [GdtPtr]; 關中斷cli; 加載 IDTRlidt [IdtPtr]

• step4）向主8259A寫入OCW1，以開啟定時器中斷， 然后向從8259A寫入OCW1 以屏蔽從8259A所有中斷；

  ; start Init8259A Init8259A:mov al, 011hout 020h, al ; 主8259, ICW1.call io_delayout 0A0h, al ; 從8259, ICW1.call io_delaymov al, 020h ; IRQ0 對應中斷向量 0x20out 021h, al ; 主8259, ICW2.call io_delaymov al, 028h ; IRQ8 對應中斷向量 0x28out 0A1h, al ; 從8259, ICW2.call io_delaymov al, 004h ; IR2 對應從8259out 021h, al ; 主8259, ICW3.call io_delaymov al, 002h ; 對應主8259的 IR2out 0A1h, al ; 從8259, ICW3.call io_delaymov al, 001hout 021h, al ; 主8259, ICW4.call io_delayout 0A1h, al ; 從8259, ICW4.call io_delaymov al, 11111110b ; 僅僅開啟定時器中斷;mov al, 11111111b ; 屏蔽主8259所有中斷out 021h, al ; 主8259, OCW1.call io_delaymov al, 11111111b ; 屏蔽從8259所有中斷out 0A1h, al ; 從8259, OCW1.call io_delayret ; over Init8259A
• step5）觸發(fā)中斷 int 080h；

總結

以上是生活随笔為你收集整理的知识复习（LDT+TSS+GATE+INTERRUPT）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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