📄 booting-protecte_mode_7.htm
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align=left><SPAN lang=EN-US>OK，现在已经进入Protected Mode了，很简单，是吧！但事情还没有结束。</SPAN></P>
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align=left><STRONG></STRONG><SPAN lang=EN-US><SPAN style="mso-tab-count: 1"></P>
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lang=EN-US><FONT face="Times New Roman" size=5><STRONG>1.7.6 Start
Kernel</STRONG></FONT></SPAN></P><SPAN lang=EN-US><FONT face="Times New Roman"
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lang=EN-US></SPAN> </P></FONT></SPAN></SPAN></SPAN>
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lang=EN-US>我们已经从Real Mode进入Protected Mode，现在我们马上就要启动OS Kernel了。</SPAN></P>
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lang=EN-US>OS Kernel运行在32-bit段模式，而当前我们却仍然处于16-bit段模式。这是怎么回事？</SPAN><SPAN
lang=EN-US>为了了解这个问题，我们需要仔细探讨一下IA-32的段模式的实现方法。</SPAN></P>
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lang=EN-US>IA-32共提供了6个16-bit段寄存器：CS，DS，SS，ES，FS，GS。但事实上，这16-bit只是对程序员可见的部分，但每个寄存器仍然包括64-bit的不可见部分。</SPAN></P>
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lang=EN-US></SPAN> </P>
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tppabs="http://pagoda-ooos.51.net/os_book/booting/protected-mode/segment-register.GIF"></SPAN></P>
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lang=EN-US>可见部分是为了供程序员装载段寄存器，但一旦装载完成，CPU真正使用的就只是不可见部分，可见部分就完全没有用了。</SPAN></P>
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lang=EN-US>不可见部分存放的内容是什么？具体格式我没有看到相关资料，但可以确定的是隐藏部分的内容和段描述符的内容是一致的（请参考段描述的格式），只不过格式可能不完全相同。但格式对我们理解这一点并不重要，因为程序员不可能能够直接操作它。</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US>我们以CS寄存器为例，对于其它寄存器也是一样的：</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US>在Real
Mode下，当我们执行一个装载CS寄存器的指令的时候（jmp，call，ret等），相关的值会被装入CS寄存器的可见部分，但同时CPU也会根据可见部分的内容来设置不可见部分。比如我们执行"ljmp
$0x1234, $go "之后，CS寄存器的可见部分的内容就是1234h，同时，不可见部分的32-bit Base
Address域被设置为00001234h，20-bit的Limit域被设置为固定值10000h，也就是64 KB，Access
Information部分的其它值我们不去考虑，只考虑其D/B位，由于执行此指令时处于Real
Mode模式，所以D/B被设置为0，表示此段是一个16-bit段。当对CS寄存器的可见部分和不可见部分的内容都被设置之后，CS寄存器的装载工作完成。随后当CPU需要通过CS的内容进行地址运算的时候，则仅仅引用不可见部分。</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US>在Protected Mode下，当我们执行一个装载CS寄存器的指令的时候，段选择子（Segment
Selector）被装入CS寄存器的可见部分，同时CPU根据此选择子到相应的描述符表中（GDT或LDT）找到相应的段描述符并将其内容装载入CS寄存器的不可见部分。随后CPU当需要通过CS的内容进行地址运算的时候，也仅仅引用不可见部分。</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US>从上面的描述可以看出，事实上CPU在引用段寄存器的内容进行地址运算时，Real
Mode和Protected Mode是一致的。另外，也明白了为什么我们在Real Mode下设置的段寄存器的内容到了Protected
Mode下仍然引用的是16-bit段。</SPAN></P>
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lang=EN-US>那么我们如何将CS设置为引用32-bit段？方法就像我们前面所讨论的，使用jmp或call指令，引用一个段选择子，到GDT中装载一个引用32-bit段的段描述符。</SPAN></P>
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align=left><SPAN
lang=EN-US>需要注意的是，如果CS寄存器的内容指出当前是一个16-bit段，那么当前的地址模式也就是16-bit地址模式，这与你当前是出于Real
Mode还是Protected
Mode无关。而我们装载32-bit段的jmp指令或call指令必须使用的是32-bit地址模式。而我们当前的boot部分代码是16-bit代码，所以我们必须在此jmp/call指令前加上地址转换前缀代码66h。</SPAN></P>
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align=left><SPAN
lang=EN-US>下面的例子就是使用jmp指令装入32-bit段。jmpi指令的含义是段间跳转，其Opcode为EAh，其格式为：jmpi Offset,
Segment Selector。</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US>#
由于当前的代码是16-bit代码，而我们要执行32-bit地址模式的指令，指令前</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US># 需要有地址模式切换前缀66h，如果我们直接写jmp指令，由编译器来生成代码</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US># 的话，是无法作到这一点的，所以我们直接写相关数据。</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US></SPAN><SPAN lang=EN-US> .byte 0x66,
0xea # prefix + jmpi-opcode</SPAN></P>
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lang=EN-US>
.long 0x1000 # Offset<BR> .word __KERNEL_CS #
CS segment selector</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US>上面的代码相当于32-bit指令：</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US></SPAN> </P>
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align=left><SPAN
lang=EN-US>
jmpi 0x1000,__KERNEL_CS</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US></SPAN> </P>
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align=left><SPAN lang=EN-US>如果__KERNEL_CS段选择子所引用的段描述符设置的段空间为线形地址[0，4 GB]，而我们将OS
Kernel放在物理地址1000h，那么此jmpi指令就跳转到OS Kernel的入口处，并开始执行它。</SPAN></P>
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align=left><SPAN lang=EN-US></SPAN> </P>
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align=left><SPAN lang=EN-US>此时，Booting阶段结束，OS正式开始运行！</SPAN></P>
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lang=EN-US> </P></SPAN></SPAN></SPAN></SPAN></SPAN></SPAN></SPAN></SPAN></SPAN></SPAN></SPAN></FONT></SPAN></SPAN></SPAN></SPAN></SPAN></SPAN></BODY></HTML>
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