操作系统真象还原《四》loader.S

上一篇随笔已经完整实现了主引导程序mbr，接下来我们实现loader的程序代码。

需注意的地方主要是loader是如何实现实模式向保护模式转变的。

即有三点：

1.打开A20，解除1M内存寻址空间限制。

2.加载GDT。

3.将cr0的PE位置为1。

具体代码实现如下：

   %include "boot.inc"
   section loader vstart=LOADER_BASE_ADDR
   LOADER_STACK_TOP equ LOADER_BASE_ADDR
   jmp loader_start                    ; 此处的物理地址是:
   
;构建gdt及其内部的描述符
   GDT_BASE:   dd    0x00000000 
           dd    0x00000000

   CODE_DESC:  dd    0x0000FFFF 
           dd    DESC_CODE_HIGH4

   DATA_STACK_DESC:  dd    0x0000FFFF
             dd    DESC_DATA_HIGH4

   VIDEO_DESC: dd    0x80000007           ;limit=(0xbffff-0xb8000)/4k=0x7
           dd    DESC_VIDEO_HIGH4  ; 此时dpl已改为0

   GDT_SIZE   equ   $ - GDT_BASE
   GDT_LIMIT   equ   GDT_SIZE -    1 
   times 60 dq 0                     ; 此处预留60个描述符的slot
   SELECTOR_CODE equ (0x0001<<3) + TI_GDT + RPL0         ; 相当于(CODE_DESC - GDT_BASE)/8 + TI_GDT + RPL0
   SELECTOR_DATA equ (0x0002<<3) + TI_GDT + RPL0     ; 同上
   SELECTOR_VIDEO equ (0x0003<<3) + TI_GDT + RPL0     ; 同上 

   ;以下是定义gdt的指针，前2字节是gdt界限，后4字节是gdt起始地址

   gdt_ptr  dw  GDT_LIMIT 
        dd  GDT_BASE
   loadermsg db '2 loader in real.'

   loader_start:

;------------------------------------------------------------
;INT 0x10    功能号:0x13    功能描述:打印字符串
;------------------------------------------------------------
;输入:
;AH 子功能号=13H
;BH = 页码
;BL = 属性(若AL=00H或01H)
;CX＝字符串长度
;(DH、DL)＝坐标(行、列)
;ES:BP＝字符串地址 
;AL＝显示输出方式
;   0——字符串中只含显示字符，其显示属性在BL中。显示后，光标位置不变
;   1——字符串中只含显示字符，其显示属性在BL中。显示后，光标位置改变
;   2——字符串中含显示字符和显示属性。显示后，光标位置不变
;   3——字符串中含显示字符和显示属性。显示后，光标位置改变
;无返回值
   mov     sp, LOADER_BASE_ADDR
   mov     bp, loadermsg           ; ES:BP = 字符串地址
   mov     cx, 17             ; CX = 字符串长度
   mov     ax, 0x1301         ; AH = 13,  AL = 01h
   mov     bx, 0x001f         ; 页号为0(BH = 0) 蓝底粉红字(BL = 1fh)
   mov     dx, 0x1800         ;
   int     0x10                    ; 10h 号中断

;----------------------------------------   准备进入保护模式   ------------------------------------------
                                    ;1 打开A20
                                    ;2 加载gdt
                                    ;3 将cr0的pe位置1


   ;-----------------  打开A20  ----------------
   in al,0x92
   or al,0000_0010B
   out 0x92,al

   ;-----------------  加载GDT  ----------------
   lgdt [gdt_ptr]


   ;-----------------  cr0第0位置1  ----------------
   mov eax, cr0
   or eax, 0x00000001
   mov cr0, eax

   ;jmp dword SELECTOR_CODE:p_mode_start         ; 刷新流水线，避免分支预测的影响,这种cpu优化策略，最怕jmp跳转，
   jmp  SELECTOR_CODE:p_mode_start         ; 刷新流水线，避免分支预测的影响,这种cpu优化策略，最怕jmp跳转，
                         ; 这将导致之前做的预测失效，从而起到了刷新的作用。

[bits 32]
p_mode_start:
   mov ax, SELECTOR_DATA
   mov ds, ax
   mov es, ax
   mov ss, ax
   mov esp,LOADER_STACK_TOP
   mov ax, SELECTOR_VIDEO
   mov gs, ax

   mov byte [gs:160], 'P'

   jmp $

操作系统真象还原《四》loader.S

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