【从头开始写操作系统系列】实现一个 GDT（2）

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在这篇文章我们将要做:

  • 介绍选择子
  • 实现一个选择子结构

#选择子是什么

在上篇文章中我们介绍了段描述符以及段描述符表，这篇文章我们复习一下段和段描述符以及段描述符表的功能，并且介绍一下段选择子以及段描述符表。

  • 段（Segment）：在80X86中我们知道分段机制将内存空间分为了多个线性区域，我们把这些线性区域称为段。由于我们要将这些段区分开来，于是我们对段赋予3个属性。他们分别是段基址（Base）、段界限（Limit）、段属性（Attribute），段基址表示了一个段在线性空间中的开始地址，段界限表示段内最大偏移量，也就是说，它定义了段的大小，段属性描述了段的一些特性，包括可读可写可执行、特权级等。

  • 段描述符（Descriptor）：在程序中我们需要定义一个数据结构来表示段，包括段基址（Base）、段界限（Limit）、段属性（Attribute）这3个属性，这个数据结构叫做 段描述符（Descriptor）。段是一个逻辑概念，段描述符是对应的数据结构。

  • 段描述符表（Descriptor Table）：在一个程序中，不仅仅是只有一个段（段描述符），我们需要一种方法将它们组织起来，也就是说需要一个数组来保存它们，这个结构就是段描述符表。段描述符表分为两种，一种是全局描述符表（GDT），一种是局部描述符表（LDT），系统中供所有任务使用的是全局描述符表，每个任务使用的是它自己的局部描述符表。

  • 段选择子（Selector）：我们已经知道段描述符是存储于段描述符表中的，当我们需要访问段描述符时是如何访问的呢？其实，我们是通过段描述符在段描述符表中的位置来进行访问的。段选择子就是这样的一个16位的标识符，它标识了段描述符在段描述符表中的位置。

  • 段描述表寄存器：如何让系统知道段描述符表在什么地方呢？处理器提供了内存管理寄存器，分别是全局描述符表寄存器(GDTR)、局部描述符表寄存器(LDTR)。GDTR寄存器中用于存放全局描述符表GDT的32位线性基地址和16位的表的长度值。LDTR寄存器中用于存放局部描述符表LDT的32位线性基地址和16位的表的长度值。通过系统指令，lgdt将GDT的线性基址和长度值加载到GDTR寄存器中，lldt将LDT的线性基址和长度值加载到LDTR寄存器中。

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#动手实现选择子

##选择子结构

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##选择子的汇编实现

  • testgdt.asm
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[SECTION .gdt]
; 定义GDT数据段
LABEL_GDT:	   Descriptor       0,                0, 0           ; 空描述符
LABEL_DESC_CODE32: Descriptor       0, SegCode32Len - 1, DA_C + DA_32; 非一致代码段
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
SelectorCode32		equ	LABEL_DESC_CODE32	- LABEL_GDT
SelectorVideo		equ	LABEL_DESC_VIDEO	- LABEL_GDT
; END of [SECTION .gdt]
  • pm.inc
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; 描述符类型
DA_32		EQU	4000h	; 32 位段

; 存储段描述符类型
DA_DRW		EQU	92h	; 存在的可读写数据段属性值
DA_C		EQU	98h	; 存在的只执行代码段属性值
DA_CR		EQU	9Ah	; 存在的可执行可读代码段属性值
DA_CCO		EQU	9Ch	; 存在的只执行一致代码段属性值
DA_CCOR		EQU	9Eh	; 存在的可执行可读一致代码段属性值

;描述符
;3个参数：
;	1.段基址：32位（4字节）
;	2.段界限：低20位
;	3.属性：12位（高字节中的低4位总是0）

%macro Descriptor 3	;定义宏Descriptor,有3个参数
	dw	%2 & 0FFFFh	;用参数2的低16位填充一个WORD
	dw	%1 & 0FFFFh	;用参数1的低16位填充一个WORD
	db	(%1 >> 16) & 0FFh	;用参数1的17-25位填充一个BYTE
	dw	((%2 >> 8) & 0F00h) | (%3 & 0F0FFh)	;用参数2的17-21位以及参数3的1-8位和13-16位填充一个WORD
	dw	(%1 >> 24) & 0FFh	;用参数1的25-32位填充一个WORD
%endmacro

现在选择子已经初步完成，下篇文章我们重点讲解 GDT 以及它的实现。

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文章来源：http://blog.luoyuanhang.com