📄 booting-protecte_mode_7.htm
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lang=EN-US>除了GDT之外，IA-32还允许程序员构建与GDT类似的数据结构，它们被称作LDT（Local Descriptor
Table），但与GDT不同的是，LDT在系统中可以存在多个，并且从LDT的名字可以得知，LDT不是全局可见的，它们只对引用它们的任务可见，每个任务最多可以拥有一个LDT。另外，每一个LDT自身作为一个段存在，它们的段描述符被放在GDT中。</SPAN></P>
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lang=EN-US>IA-32为LDT的入口地址也提供了一个寄存器LDTR，因为在任何时刻只能有一个任务在运行，所以LDT寄存器全局也只需要有一个。如果一个任务拥有自身的LDT，那么当它需要引用自身的LDT时，它需要通过LLDT将其LDT的段描述符装入此寄存器。LLDT指令与LGDT指令不同的时，LGDT指令的操作数是一个32-bit的内存地址，这个内存地址处存放的是一个32-bit
GDT的入口地址，以及16-bit的GDT
Limit。而LLDT指令的操作数是一个16-bit的选择子，这个选择子主要内容是：被装入的LDT的段描述符在GDT中的索引值——这一点和刚才所讨论的通过段积存器引用段的模式是一样的。</SPAN></P>
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align=center><SPAN lang=EN-US><IMG src="booting-protecte_mode_7.files/gdtr.gif"
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lang=EN-US>LDT只是一个可选的数据结构，你完全可以不用它。使用它或许可以带来一些方便性，但同时也带来复杂性，如果你想让你的OS内核保持简洁性，以及可移植性，则最好不要使用它。</SPAN></P>
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lang=EN-US>引用GDT和LDT中的段描述符所描述的段，是通过一个16-bit的数据结构来实现的，这个数据结构叫做Segment
Selector——段选择子。它的高13位作为被引用的段描述符在GDT/LDT中的下标索引，bit 2用来指定被引用段描述符被放在GDT中还是到LDT中，bit
0和bit 1是RPL——请求特权等级，被用来做保护目的，我们这里不详细讨论它。</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US>前面所讨论的装入段寄存器中作为GDT/LDT索引的就是Segment
Selector，当需要引用一个内存地址时，使用的仍然是Segment:Offset模式，具体操作是：在相应的段寄存器装入Segment
Selector，按照这个Segment Selector可以到GDT或LDT中找到相应的Segment Descriptor，这个Segment
Descriptor中记录了此段的Base Address，然后加上Offset，就得到了最后的内存地址。如下图所示：</SPAN></P>
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align=center><SPAN lang=EN-US><IMG src="booting-protecte_mode_7.files/gdt.gif"
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lang=EN-US><FONT face="Times New Roman" size=5><STRONG>1.7.3 Setup
GDT</STRONG></FONT></SPAN></P><SPAN lang=EN-US><FONT face="Times New Roman"
size=3>
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lang=EN-US></SPAN> </P></FONT></SPAN></SPAN></SPAN></SPAN>
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lang=EN-US>由上一节的讨论得知，GDT是Protected Mode所必须的数据结构，那么我们在进入Protected
Mode之前，必须设定好GDT，并通过LGDT将其装入相应的寄存器。</SPAN></P>
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lang=EN-US></SPAN> </P><SPAN lang=EN-US>
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lang=EN-US>尽管GDT允许被放在内存的任何位置，但由于GDT中的元素——描述符——都是64-bit长，也就是说都是8个字节，所以为了让CPU对GDT的访问速度达到最快，我们应该将GDT的入口地址放在以8个字节对齐，也就是说是8的倍数的地址位置。</SPAN></P>
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lang=EN-US></SPAN> </P>
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lang=EN-US>GDT中第一个描述符必须是一个空描述符，也就是它的内容应该全部为0。如果引用这个描述符进行内存访问，则是产生General
Protection异常。</SPAN></P>
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lang=EN-US></SPAN> </P>
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lang=EN-US>如果一个OS不使用虚拟内存，段模式会是一个不错的选择。但现代OS没有不使用虚拟内存的，而实现虚拟内存的比较方便和有效的内存管理方式是页式管理。但是在IA-32上如果我们想使用页式管理，我们只能使用段页式——没有方法可以完全禁止段模式。但我们可以尽力让段的效果降低的最小。</SPAN></P>
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lang=EN-US>IA-32提供了一种被称作“Basic Flat
Model”的分段模式可以达到这种效果。这种模式要求在GDT中至少要定义两个段描述符，一个用来引用Data Segment，另一个用来引用Code
Segment。这2个Segment都包含整个线性空间，即Segment Limit = 4
GB，即使实际的物理内存远没有那么多，但这个空间定义是为了将来由页式管理来实现虚拟内存。</SPAN></P>
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lang=EN-US></SPAN> </P>
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lang=EN-US>在这里，我们只是处于Booting阶段，所以我们只需要初步设置一下GDT，等真正进入Protected Mode，启动了OS
Kernel之后，具体OS打算如何设置GDT，使用何种内存管理模式，由Kernel自身来设置，Booting只需要给Kernel的数据段和代码段设置全部线性空间就可以了。 </SPAN></P>
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lang=EN-US>段描述符的格式如下图所示：</SPAN></P>
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align=center><SPAN lang=EN-US><IMG
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lang=EN-US>具体到代码段和数据段，它们的格式如下图所示：</SPAN></P>
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align=center><SPAN lang=EN-US><IMG src="booting-protecte_mode_7.files/cd-sd.gif"
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align=left><SPAN lang=EN-US>下面就是在Booting阶段为进入Protected
Mode而设置的临时的gdt。这里定义了3个段描述符：第一个是系统规定的空描述符，第2个是引用4 GB线性空间的代码段，第3个是引用4
GB线性空间的数据段。这是"Basic Flat Model"所要求的最下GDT设置，但就booting阶段，只是为了进入Protected
Mode，并为内核提供一个连续的，最大的线性空间这个目的而言，已经足够了。</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US># Descriptor tables</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US>gdt:<BR> .word 0, 0, 0,
0 # dummy</SPAN></P>
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lang=EN-US> </SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US>
.word 0xFFFF # 4Gb - (0x100000*0x1000 =
4Gb)<BR> .word 0
# base address = 0<BR> .word 0x9A00 # code
read/exec<BR> .word 0x00CF # granularity =
4096,
386<BR>
# (+5th nibble of limit)</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US></SPAN> </P>
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align=left><SPAN lang=EN-US>
.word 0xFFFF # 4Gb - (0x100000*0x1000 =
4Gb)<BR> .word 0
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