pmtest9.asm

自己动手写操作系统 随书所有源代码和二进制文件

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; pmtest9.asm
; 编译方法：nasm pmtest9.asm -o pmtest9.com
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%include	"pm.inc"	; 常量, 宏, 以及一些说明

PageDirBase0		equ	200000h	; 页目录开始地址:	2M
PageTblBase0		equ	201000h	; 页表开始地址:		2M +  4K
PageDirBase1		equ	210000h	; 页目录开始地址:	2M + 64K
PageTblBase1		equ	211000h	; 页表开始地址:		2M + 64K + 4K

LinearAddrDemo	equ	00401000h
ProcFoo		equ	00401000h
ProcBar		equ	00501000h

ProcPagingDemo	equ	00301000h

org	0100h
	jmp	LABEL_BEGIN

[SECTION .gdt]
; GDT
;                                         段基址,       段界限     , 属性
LABEL_GDT:		Descriptor	       0,                 0, 0				; 空描述符
LABEL_DESC_NORMAL:	Descriptor	       0,            0ffffh, DA_DRW			; Normal 描述符
LABEL_DESC_FLAT_C:	Descriptor             0,           0fffffh, DA_CR | DA_32 | DA_LIMIT_4K; 0 ~ 4G
LABEL_DESC_FLAT_RW:	Descriptor             0,           0fffffh, DA_DRW | DA_LIMIT_4K	; 0 ~ 4G
LABEL_DESC_CODE32:	Descriptor	       0,  SegCode32Len - 1, DA_CR | DA_32		; 非一致代码段, 32
LABEL_DESC_CODE16:	Descriptor	       0,            0ffffh, DA_C			; 非一致代码段, 16
LABEL_DESC_DATA:	Descriptor	       0,	DataLen - 1, DA_DRW			; Data
LABEL_DESC_STACK:	Descriptor	       0,        TopOfStack, DA_DRWA | DA_32		; Stack, 32 位
LABEL_DESC_VIDEO:	Descriptor	 0B8000h,            0ffffh, DA_DRW			; 显存首地址
; GDT 结束

GdtLen		equ	$ - LABEL_GDT	; GDT长度
GdtPtr		dw	GdtLen - 1	; GDT界限
		dd	0		; GDT基地址

; GDT 选择子
SelectorNormal		equ	LABEL_DESC_NORMAL	- LABEL_GDT
SelectorFlatC		equ	LABEL_DESC_FLAT_C	- LABEL_GDT
SelectorFlatRW		equ	LABEL_DESC_FLAT_RW	- LABEL_GDT
SelectorCode32		equ	LABEL_DESC_CODE32	- LABEL_GDT
SelectorCode16		equ	LABEL_DESC_CODE16	- LABEL_GDT
SelectorData		equ	LABEL_DESC_DATA		- LABEL_GDT
SelectorStack		equ	LABEL_DESC_STACK	- LABEL_GDT
SelectorVideo		equ	LABEL_DESC_VIDEO	- LABEL_GDT
; END of [SECTION .gdt]

[SECTION .data1]	 ; 数据段
ALIGN	32
[BITS	32]
LABEL_DATA:
; 实模式下使用这些符号
; 字符串
_szPMMessage:			db	"In Protect Mode now. ^-^", 0Ah, 0Ah, 0	; 进入保护模式后显示此字符串
_szMemChkTitle:			db	"BaseAddrL BaseAddrH LengthLow LengthHigh   Type", 0Ah, 0	; 进入保护模式后显示此字符串
_szRAMSize			db	"RAM size:", 0
_szReturn			db	0Ah, 0
; 变量
_wSPValueInRealMode		dw	0
_dwMCRNumber:			dd	0	; Memory Check Result
_dwDispPos:			dd	(80 * 6 + 0) * 2	; 屏幕第 6 行, 第 0 列。
_dwMemSize:			dd	0
_ARDStruct:			; Address Range Descriptor Structure
	_dwBaseAddrLow:		dd	0
	_dwBaseAddrHigh:	dd	0
	_dwLengthLow:		dd	0
	_dwLengthHigh:		dd	0
	_dwType:		dd	0
_PageTableNumber:		dd	0
_SavedIDTR:			dd	0	; 用于保存 IDTR
				dd	0
_SavedIMREG:			db	0	; 中断屏蔽寄存器值
_MemChkBuf:	times	256	db	0

; 保护模式下使用这些符号
szPMMessage		equ	_szPMMessage	- $$
szMemChkTitle		equ	_szMemChkTitle	- $$
szRAMSize		equ	_szRAMSize	- $$
szReturn		equ	_szReturn	- $$
dwDispPos		equ	_dwDispPos	- $$
dwMemSize		equ	_dwMemSize	- $$
dwMCRNumber		equ	_dwMCRNumber	- $$
ARDStruct		equ	_ARDStruct	- $$
	dwBaseAddrLow	equ	_dwBaseAddrLow	- $$
	dwBaseAddrHigh	equ	_dwBaseAddrHigh	- $$
	dwLengthLow	equ	_dwLengthLow	- $$
	dwLengthHigh	equ	_dwLengthHigh	- $$
	dwType		equ	_dwType		- $$
MemChkBuf		equ	_MemChkBuf	- $$
SavedIDTR		equ	_SavedIDTR	- $$
SavedIMREG		equ	_SavedIMREG	- $$
PageTableNumber		equ	_PageTableNumber- $$

DataLen			equ	$ - LABEL_DATA
; END of [SECTION .data1]


; IDT
[SECTION .idt]
ALIGN	32
[BITS	32]
LABEL_IDT:
; 门                                目标选择子,            偏移, DCount, 属性
%rep 32
			Gate	SelectorCode32, SpuriousHandler,      0, DA_386IGate
%endrep
.020h:			Gate	SelectorCode32,    ClockHandler,      0, DA_386IGate
%rep 95
			Gate	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
; END of [SECTION .idt]


; 全局堆栈段
[SECTION .gs]
ALIGN	32
[BITS	32]
LABEL_STACK:
	times 512 db 0

TopOfStack	equ	$ - LABEL_STACK - 1

; END of [SECTION .gs]


[SECTION .s16]
[BITS	16]
LABEL_BEGIN:
	mov	ax, cs
	mov	ds, ax
	mov	es, ax
	mov	ss, ax
	mov	sp, 0100h

	mov	[LABEL_GO_BACK_TO_REAL+3], ax
	mov	[_wSPValueInRealMode], sp

	; 得到内存数
	mov	ebx, 0
	mov	di, _MemChkBuf
.loop:
	mov	eax, 0E820h
	mov	ecx, 20
	mov	edx, 0534D4150h
	int	15h
	jc	LABEL_MEM_CHK_FAIL
	add	di, 20
	inc	dword [_dwMCRNumber]
	cmp	ebx, 0
	jne	.loop
	jmp	LABEL_MEM_CHK_OK
LABEL_MEM_CHK_FAIL:
	mov	dword [_dwMCRNumber], 0
LABEL_MEM_CHK_OK:

	; 初始化 16 位代码段描述符
	mov	ax, cs
	movzx	eax, ax
	shl	eax, 4
	add	eax, LABEL_SEG_CODE16
	mov	word [LABEL_DESC_CODE16 + 2], ax
	shr	eax, 16
	mov	byte [LABEL_DESC_CODE16 + 4], al
	mov	byte [LABEL_DESC_CODE16 + 7], ah

	; 初始化 32 位代码段描述符
	xor	eax, eax
	mov	ax, cs
	shl	eax, 4
	add	eax, LABEL_SEG_CODE32
	mov	word [LABEL_DESC_CODE32 + 2], ax
	shr	eax, 16
	mov	byte [LABEL_DESC_CODE32 + 4], al
	mov	byte [LABEL_DESC_CODE32 + 7], ah

	; 初始化数据段描述符
	xor	eax, eax
	mov	ax, ds
	shl	eax, 4
	add	eax, LABEL_DATA
	mov	word [LABEL_DESC_DATA + 2], ax
	shr	eax, 16
	mov	byte [LABEL_DESC_DATA + 4], al
	mov	byte [LABEL_DESC_DATA + 7], ah

	; 初始化堆栈段描述符
	xor	eax, eax
	mov	ax, ds
	shl	eax, 4
	add	eax, LABEL_STACK
	mov	word [LABEL_DESC_STACK + 2], ax
	shr	eax, 16
	mov	byte [LABEL_DESC_STACK + 4], al
	mov	byte [LABEL_DESC_STACK + 7], ah

	; 为加载 GDTR 作准备
	xor	eax, eax
	mov	ax, ds
	shl	eax, 4
	add	eax, LABEL_GDT		; eax <- gdt 基地址
	mov	dword [GdtPtr + 2], eax	; [GdtPtr + 2] <- gdt 基地址

	; 为加载 IDTR 作准备
	xor	eax, eax
	mov	ax, ds
	shl	eax, 4
	add	eax, LABEL_IDT		; eax <- idt 基地址
	mov	dword [IdtPtr + 2], eax	; [IdtPtr + 2] <- idt 基地址

	; 保存 IDTR
	sidt	[_SavedIDTR]

	; 保存中断屏蔽寄存器(IMREG)值
	in	al, 21h
	mov	[_SavedIMREG], al

	; 加载 GDTR
	lgdt	[GdtPtr]

	; 关中断
	;cli

	; 加载 IDTR
	lidt	[IdtPtr]

	; 打开地址线A20
	in	al, 92h
	or	al, 00000010b
	out	92h, al

	; 准备切换到保护模式
	mov	eax, cr0
	or	eax, 1
	mov	cr0, eax

	; 真正进入保护模式
	jmp	dword SelectorCode32:0	; 执行这一句会把 SelectorCode32 装入 cs, 并跳转到 Code32Selector:0  处

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

LABEL_REAL_ENTRY:		; 从保护模式跳回到实模式就到了这里
	mov	ax, cs
	mov	ds, ax
	mov	es, ax
	mov	ss, ax
	mov	sp, [_wSPValueInRealMode]

	lidt	[_SavedIDTR]	; 恢复 IDTR 的原值

	mov	al, [_SavedIMREG]	; ┓恢复中断屏蔽寄存器(IMREG)的原值
	out	21h, al			; ┛

	in	al, 92h		; ┓
	and	al, 11111101b	; ┣ 关闭 A20 地址线
	out	92h, al		; ┛

	sti			; 开中断

	mov	ax, 4c00h	; ┓
	int	21h		; ┛回到 DOS
; END of [SECTION .s16]


[SECTION .s32]; 32 位代码段. 由实模式跳入.
[BITS	32]

LABEL_SEG_CODE32:
	mov	ax, SelectorData
	mov	ds, ax			; 数据段选择子
	mov	es, ax
	mov	ax, SelectorVideo
	mov	gs, ax			; 视频段选择子

	mov	ax, SelectorStack
	mov	ss, ax			; 堆栈段选择子
	mov	esp, TopOfStack

	call	Init8259A

	int	080h
	sti
	jmp	$

	; 下面显示一个字符串
	push	szPMMessage
	call	DispStr
	add	esp, 4

	push	szMemChkTitle
	call	DispStr
	add	esp, 4

	call	DispMemSize		; 显示内存信息

	call	PagingDemo		; 演示改变页目录的效果

	call	SetRealmode8259A

	; 到此停止
	jmp	SelectorCode16:0

; Init8259A ---------------------------------------------------------------------------------------------
Init8259A:
	mov	al, 011h
	out	020h, al	; 主8259, ICW1.
	call	io_delay

	out	0A0h, al	; 从8259, ICW1.
	call	io_delay

	mov	al, 020h	; IRQ0 对应中断向量 0x20
	out	021h, al	; 主8259, ICW2.
	call	io_delay

	mov	al, 028h	; IRQ8 对应中断向量 0x28
	out	0A1h, al	; 从8259, ICW2.
	call	io_delay

	mov	al, 004h	; IR2 对应从8259
	out	021h, al	; 主8259, ICW3.
	call	io_delay

	mov	al, 002h	; 对应主8259的 IR2
	out	0A1h, al	; 从8259, ICW3.
	call	io_delay

	mov	al, 001h