head.s

linux 0.11 内核源码。kernel-011-src.tar

/*
* linux/boot/head.s
*
* (C) 1991 Linus Torvalds
*/

/*
* head.s contains the 32-bit startup code.
*
* NOTE!!! Startup happens at absolute address 0x00000000, which is also where
* the page directory will exist. The startup code will be overwritten by
* the page directory.
*/
/*
* head.s 含有32 位启动代码。
* 注意!!! 32 位启动代码是从绝对地址0x00000000 开始的，这里也同样是页目录将存在的地方，
* 因此这里的启动代码将被页目录覆盖掉。
*/
.text
.globl _idt,_gdt,_pg_dir,_tmp_floppy_area
_pg_dir: # 页目录将会存放在这里。
startup_32: # 18-22 行设置各个数据段寄存器。
movl $0x10,%eax # 对于GNU 汇编来说，每个直接数要以'$'开始，否则是表示地址。
# 每个寄存器名都要以'%'开头，eax 表示是32 位的ax 寄存器。
# 再次注意!!! 这里已经处于32 位运行模式，因此这里的$0x10 并不是把地址0x10 装入各个
# 段寄存器，它现在其实是全局段描述符表中的偏移值，或者更正确地说是一个描述符表项
# 的选择符。有关选择符的说明请参见setup.s 中193 行下的说明。这里$0x10 的含义是请求
# 特权级0(位0-1=0)、选择全局描述符表(位2=0)、选择表中第2 项(位3-15=2)。它正好指
在当前的Linux 操作系统中，gas 和gld 已经分别更名为as 和ld。
# 向表中的数据段描述符项。（描述符的具体数值参见前面setup.s 中212，213 行）
# 下面代码的含义是：置ds,es,fs,gs 中的选择符为setup.s 中构造的数据段（全局段描述符表
# 的第2 项）=0x10，并将堆栈放置在数据段中的_stack_start 数组内，然后使用新的中断描述
# 符表和全局段描述表.新的全局段描述表中初始内容与setup.s 中的完全一样。
mov %ax,%ds
mov %ax,%es
mov %ax,%fs
mov %ax,%gs
lss _stack_start,%esp # 表示_stack_start??ss:esp，设置系统堆栈。
# stack_start 定义在kernel/sched.c，69 行。
call setup_idt # 调用设置中断描述符表子程序。
call setup_gdt # 调用设置全局描述符表子程序。
movl $0x10,%eax # reload all the segment registers
mov %ax,%ds # after changing gdt. CS was already
mov %ax,%es # reloaded in 'setup_gdt'
mov %ax,%fs # 因为修改了gdt，所以需要重新装载所有的段寄存器。
mov %ax,%gs # CS 代码段寄存器已经在setup_gdt 中重新加载过了。
lss _stack_start,%esp
# 32-36 行用于测试A20 地址线是否已经开启。采用的方法是向内存地址0x000000 处写入任意
# 一个数值，然后看内存地址0x100000(1M)处是否也是这个数值。如果一直相同的话，就一直
# 比较下去，也即死循环、死机。表示地址A20 线没有选通，结果内核就不能使用1M 以上内存。
xorl %eax,%eax
1: incl %eax # check that A20 really IS enabled
movl %eax,0x000000 # loop forever if it isn't
cmpl %eax,0x100000
je 1b # '1b'表示向后(backward)跳转到标号1 去（33 行）。
# 若是'5f'则表示向前(forward)跳转到标号5 去。
/*
* NOTE! 486 should set bit 16, to check for write-protect in supervisor
* mode. Then it would be unnecessary with the "verify_area()"-calls.
* 486 users probably want to set the NE (#5) bit also, so as to use
* int 16 for math errors.
*/
/*
* 注意! 在下面这段程序中，486 应该将位16 置位，以检查在超级用户模式下的写保护,
* 此后"verify_area()"调用中就不需要了。486 的用户通常也会想将NE(#5)置位，以便
* 对数学协处理器的出错使用int 16。
*/
# 下面这段程序（43-65）用于检查数学协处理器芯片是否存在。方法是修改控制寄存器CR0，在
# 假设存在协处理器的情况下执行一个协处理器指令，如果出错的话则说明协处理器芯片不存在，
# 需要设置CR0 中的协处理器仿真位EM（位2），并复位协处理器存在标志MP（位1）。
movl %cr0,%eax # check math chip
andl $0x80000011,%eax # Save PG,PE,ET
/* "orl $0x10020,%eax" here for 486 might be good */
orl $2,%eax # set MP
movl %eax,%cr0
call check_x87
jmp after_page_tables # 跳转到135 行。

/*
* We depend on ET to be correct. This checks for 287/387.
*/
/*
* 我们依赖于ET 标志的正确性来检测287/387 存在与否。
*/
check_x87:
fninit
fstsw %ax
cmpb $0,%al
je 1f /* no coprocessor: have to set bits */
movl %cr0,%eax # 如果存在的则向前跳转到标号1 处，否则改写cr0。
xorl $6,%eax /* reset MP, set EM */
movl %eax,%cr0
ret
.align 2 # 这里".align 2"的含义是指存储边界对齐调整。"2"表示调整到地址最后2 位为零，
# 即按4 字节方式对齐内存地址。
1: .byte 0xDB,0xE4 /* fsetpm for 287, ignored by 387 */ # 287 协处理器码。
ret

/*
* setup_idt
*
* sets up a idt with 256 entries pointing to
* ignore_int, interrupt gates. It then loads
* idt. Everything that wants to install itself
* in the idt-table may do so themselves. Interrupts
* are enabled elsewhere, when we can be relatively
* sure everything is ok. This routine will be over-
* written by the page tables.
*/
/*
* 下面这段是设置中断描述符表子程序 setup_idt
*
* 将中断描述符表idt 设置成具有256 个项，并都指向ignore_int 中断门。然后加载中断
* 描述符表寄存器(用lidt 指令)。真正实用的中断门以后再安装。当我们在其它地方认为一切
* 都正常时再开启中断。该子程序将会被页表覆盖掉。
*/
# 中断描述符表中的项虽然也是8 字节组成，但其格式与全局表中的不同，被称为门描述符
# (Gate Descriptor)。它的0-1,6-7 字节是偏移量，2-3 字节是选择符，4-5 字节是一些标志。
setup_idt:
lea ignore_int,%edx # 将ignore_int 的有效地址（偏移值）值??edx 寄存器
movl $0x00080000,%eax # 将选择符0x0008 置入eax 的高16 位中。
movw %dx,%ax /* selector = 0x0008 = cs */
# 偏移值的低16 位置入eax 的低16 位中。此时eax 含有
#门描述符低4 字节的值。
movw $0x8E00,%dx /* interrupt gate - dpl=0, present */
# 此时edx 含有门描述符高4 字节的值。
lea _idt,%edi # _idt 是中断描述符表的地址。
mov $256,%ecx
rp_sidt:
movl %eax,(%edi) # 将哑中断门描述符存入表中。
movl %edx,4(%edi)
addl $8,%edi # edi 指向表中下一项。
dec %ecx
jne rp_sidt
lidt idt_descr # 加载中断描述符表寄存器值。
ret

/*
* setup_gdt
*
* This routines sets up a new gdt and loads it.
* Only two entries are currently built, the same
* ones that were built in init.s. The routine
* is VERY complicated at two whole lines, so this
* rather long comment is certainly needed :-).
* This routine will beoverwritten by the page tables.
*/
/*
* 设置全局描述符表项 setup_gdt
* 这个子程序设置一个新的全局描述符表gdt，并加载。此时仅创建了两个表项，与前
* 面的一样。该子程序只有两行，“非常的”复杂，所以当然需要这么长的注释了?。
setup_gdt:
lgdt gdt_descr # 加载全局描述符表寄存器(内容已设置好，见232-238 行)。
ret

/*
* I put the kernel page tables right after the page directory,
* using 4 of them to span 16 Mb of physical memory. People with
* more than 16MB will have to expand this.
*/
/* Linus 将内核的内存页表直接放在页目录之后，使用了4 个表来寻址16 Mb 的物理内存。
* 如果你有多于16 Mb 的内存，就需要在这里进行扩充修改。
*/
# 每个页表长为4 Kb 字节，而每个页表项需要4 个字节，因此一个页表共可以存放1000 个表项，
# 如果一个表项寻址4 Kb 的地址空间，则一个页表就可以寻址4 Mb 的物理内存。
# 页表项的格式为：项的前0-11 位存放一些标志，如是否在内存中(P 位0)、读写许可(R/W 位1)、
# 普通用户还是超级用户使用(U/S 位2)、是否修改过(是否脏了)(D 位6)等；表项的位12-31 是
# 页框地址，用于指出一页内存的物理起始地址。
.org 0x1000 # 从偏移0x1000 处开始是第1 个页表（偏移0 开始处将存放页表目录）。
pg0: