保護模式進階

這個程序的核心目的是:試驗大地址的讀寫,在保護模式下面尋址空間可達4GB,實模式下只能尋址1MB。(why:為什么保護模式下能有這么大的尋址能力,而實模式下不行?answer:實模式下有20位的地址總線,保護模式下有32位地址總線)

讀寫es段,5MB處的數據。首先讀出開始處的8字節的內容,然后寫入一個字符串,再從中讀出。

讀寫字符串,使用的是[es:edi]和[es:esi]

; ==========================================

; pmtest2.asm

; 編譯方法:nasm pmtest2.asm -o pmtest2.com

; ==========================================

%include "pm.inc" ; 常量, 宏, 以及一些說明

org 0100h

jmp LABEL_BEGIN


[SECTION .gdt]

; GDT

;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 段基址,? ? ? ? 段界限 , 屬性

LABEL_GDT:? ? ? ? Descriptor? ? 0,? ? ? ? ? ? ? 0, 0? ? ? ? ; 空描述符

LABEL_DESC_NORMAL: Descriptor? ? 0,? ? ? ? 0ffffh, DA_DRW? ? ; Normal 描述符

LABEL_DESC_CODE32: Descriptor? ? 0, SegCode32Len-1, DA_C+DA_32; 非一致代碼段, 32

LABEL_DESC_CODE16: Descriptor? ? 0,? ? ? ? 0ffffh, DA_C? ? ? ; 非一致代碼段, 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_TEST:? Descriptor 0500000h,? ? 0ffffh, DA_DRW

LABEL_DESC_VIDEO:? Descriptor? 0B8000h,? ? 0ffffh, DA_DRW? ? ; 顯存首地址

; GDT 結束

GdtLen equ $ - LABEL_GDT ; GDT長度

GdtPtr dw GdtLen - 1 ; GDT界限

dd 0 ; GDT基地址

; GDT 選擇子

SelectorNormal equ LABEL_DESC_NORMAL - 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

SelectorTest equ LABEL_DESC_TEST - LABEL_GDT

SelectorVideo equ LABEL_DESC_VIDEO - LABEL_GDT

; END of [SECTION .gdt]


[SECTION .data1] ; 數據段

ALIGN 32

[BITS 32]

LABEL_DATA:

SPValueInRealMode dw 0

; 字符串

PMMessage: db "In Protect Mode now. ^-^", 0 ; 在保護模式中顯示

OffsetPMMessage equ PMMessage - $$

StrTest: db "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ", 0

OffsetStrTest equ StrTest - $$

DataLen equ $ - LABEL_DATA

; END of [SECTION .data1]


; 全局堆棧段

[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 ? 將LABEL_GO_BACK_TO_REAL中的jmp指令的第三個字節修改位cs_real_mode值,實現jmp正確的跳轉

? ? ? ? mov [SPValueInRealMode], sp

? ? ? ? ; 初始化 16 位代碼段描述符

? ? ? ? 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 位代碼段描述符

? ? ? ? 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

? ? ? ? ; 初始化數據段描述符

? ? ? ? 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

? ? ? ? ; 初始化堆棧段描述符

? ? ? ? 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

? ? ? ? ; 為加載 GDTR 作準備

? ? ? ? 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

? ? ? ? ; 加載 GDTR

? ? ? ? lgdt [GdtPtr]

? ? ? ? ; 關中斷

? ? ? ? cli

? ? ? ? ; 打開地址線A20

? ? ? ? in al, 92h

? ? ? ? or al, 00000010b

? ? ? ? out 92h, al

? ? ? ? ; 準備切換到保護模式

? ? ? ? mov eax, cr0

? ? ? ? or eax, 1

? ? ? ? mov cr0, eax

? ? ? ? ; 真正進入保護模式

? ? ? ? jmp dword SelectorCode32:0 ; 執行這一句會把 SelectorCode32 裝入 cs, 并跳轉到 Code32Selector:0? 處

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

LABEL_REAL_ENTRY: ; 從保護模式跳回到實模式就到了這里

? ? ? ? mov ax, cs

? ? ? ? mov ds, ax

? ? ? ? mov es, ax

? ? ? ? mov ss, ax

? ? ? ? mov sp, [SPValueInRealMode]

? ? ? ? in al, 92h ; `.

? ? ? ? and al, 11111101b ;? | 關閉 A20 地址線

? ? ? ? out 92h, al ; /

? ? ? ? sti ; 開中斷

? ? ? ? mov ax, 4c00h ; `.

? ? ? ? int 21h ; /? 回到 DOS

?; END of [SECTION .s16]



[SECTION .s32]; 32 位代碼段. 由實模式跳入.

[BITS 32]

LABEL_SEG_CODE32:

? ? ? ? mov ax, SelectorData

? ? ? ? mov ds, ax ; 數據段選擇子

? ? ? ? mov ax, SelectorTest

? ? ? ? mov es, ax ; 測試段選擇子

? ? ? ? mov ax, SelectorVideo

? ? ? ? mov gs, ax ; 視頻段選擇子

? ? ? ? mov ax, SelectorStack

? ? ? ? mov ss, ax ; 堆棧段選擇子

? ? ? ? mov esp, TopOfStack

? ? ? ? ; 下面顯示一個字符串

? ? ? ? mov ah, 0Ch ; 0000: 黑底? ? 1100: 紅字

? ? ? ? xor esi, esi

? ? ? ? xor edi, edi

? ? ? ? mov esi, OffsetPMMessage ; 源數據偏移

? ? ? ? mov edi, (80 * 10 + 0) * 2 ; 目的數據偏移。屏幕第 10 行, 第 0 列。

? ? ? ? cld ?將數據從esi拷貝到edi

.1:

? ? ? ? lodsb

? ? ? ? test al, al 測試al是否為空

? ? ? ? jz .2

? ? ? ? mov [gs:edi], ax

? ? ? ? add edi, 2

? ? ? ? jmp .1

.2: ; 顯示完畢

? ? ? ? call DispReturn

? ? ? ? call TestRead

? ? ? ? call TestWrite

? ? ? ? call TestRead

? ? ? ? ; 到此停止

? ? ? ? jmp SelectorCode16:0

; ------------------------------------------------------------------------

TestRead: ? ? 將[es:esi]中的數據逐個以16進制形式顯示出來

? ? ? ? xor esi, esi

? ? ? ? mov ecx, 8

.loop:

? ? ? ? mov al, [es:esi]

? ? ? ? call DispAL

? ? ? ? inc esi

? ? ? ? loop .loop

? ? ? ? call DispReturn

? ? ? ? ret

; TestRead 結束-----------------------------------------------------------

; ------------------------------------------------------------------------

TestWrite: ? OffsetStrTest的數據寫入到[es:edi]

? ? ? ? push esi

? ? ? ? push edi

? ? ? ? xor esi, esi

? ? ? ? xor edi, edi

? ? ? ? mov esi, OffsetStrTest ; 源數據偏移

? ? ? ? cld

.1:

? ? ? ? lodsb

? ? ? ? test al, al?

? ? ? ? jz .2 ? ? ?測試寄存器al是否為空,如果為空,則跳轉2

? ? ? ? mov [es:edi], al ? ?

? ? ? ? inc edi

? ? ? ? jmp .1

.2:

? ? ? ? pop edi

? ? ? ? pop esi

? ? ? ? ret

; TestWrite 結束----------------------------------------------------------

; ------------------------------------------------------------------------

; 顯示 AL 中的數字

; 默認地:

; 數字已經存在 AL 中

; edi 始終指向要顯示的下一個字符的位置

; 被改變的寄存器:

; ax, edi

; ------------------------------------------------------------------------

DispAL: 將al中的字節用16進制形式顯示出來

? ? ? ? push ecx

? ? ? ? push edx

? ? ? ? mov ah, 0Ch ; 0000: 黑底? ? 1100: 紅字

? ? ? ? mov dl, al

? ? ? ? shr al, 4

? ? ? ? mov ecx, 2

.begin:

? ? ? ? and al, 01111b

? ? ? ? cmp al, 9

? ? ? ? ja .1

? ? ? ? add al, '0'

? ? ? ? jmp .2

.1:

? ? ? ? sub al, 0Ah

? ? ? ? add al, 'A'

.2:

? ? ? ? mov [gs:edi], ax

? ? ? ? add edi, 2

? ? ? ? mov al, dl

? ? ? ? loop .begin

? ? ? ? add edi, 2

? ? ? ? pop edx

? ? ? ? pop ecx

? ? ? ? ret

; DispAL 結束-------------------------------------------------------------

; ------------------------------------------------------------------------

DispReturn: 修改的edi的值,讓下一個字符顯示在下一行的開頭處

? ? ? ? push eax

? ? ? ? push ebx?

? ? ? ? mov eax, edi

? ? ? ? mov bl, 160

? ? ? ? div bl

? ? ? ? and eax, 0FFh

? ? ? ? inc eax

? ? ? ? mov bl, 160

? ? ? ? mul bl

? ? ? ? mov edi, eax

? ? ? ? pop ebx

? ? ? ? pop eax

? ? ? ? ?ret

; DispReturn 結束---------------------------------------------------------


SegCode32Len equ $ - LABEL_SEG_CODE32

; END of [SECTION .s32]

; 16 位代碼段. 由 32 位代碼段跳入, 跳出后到實模式

[SECTION .s16code]

ALIGN 32

[BITS 16]

LABEL_SEG_CODE16:

? ? ? ? ; 跳回實模式:

? ? ? ? mov ax, SelectorNormal

? ? ? ? mov ds, ax

? ? ? ? mov es, ax

? ? ? ? mov fs, ax

? ? ? ? mov gs, ax

? ? ? ? mov ss, ax?

? ? ? ? mov eax, cr0

? ? ? ? and al, 11111110b

? ? ? ? mov cr0, eax

LABEL_GO_BACK_TO_REAL:

? ? ? ? jmp 0:LABEL_REAL_ENTRY ; 段地址會在程序開始處被設置成正確的值

Code16Len equ $ - LABEL_SEG_CODE16

; END of [SECTION .s16code]



一、cld匯編指令

與cld相對應的指令是std,二者均是用來操作方向標志位DF(Direction Flag)。cld使DF 復位,即是讓DF=0,std使DF置位,即DF=1.這兩個指令用于串操作指令中。通過執行cld或std指令可以控制方向標志DF,決定內存地址是增大(DF=0,向高地址增加)還是減小(DF=1,向地地址減小)。

源操作數和目的操作數分別使用寄存器(e)si和(e)di進行間接尋址;每執行一次串操作,源指針(e)si和目的指針(e)di將自動進行修改:±1、±2、±4,其對應的分別是字節操作、字操作和雙字操作。

在執行該指令之前,必須預置SI和DI的初值,用STD或CLD設置DF值.

MOVS DST , SRC //同上,不常用,DST和SRC只是用來用類型檢查,并不允許使用其它尋址方式來確定操作數.

? ? ? ? 1.目的串必須在附加段中,即必須是ES:[DI]

? ? ? ? 2.源串允許使用段跨越前綴來修飾,但偏移地址必須是[SI].

二、lodsb 字符串操作指令

匯編語言中,串操作指令LODSB/LODSW是塊裝入指令,其具體操作是把SI指向的存儲單元讀入累加器,LODSB就讀入AL,LODSW就讀入AX中,然后SI自動增加或減小1或2.其常常是對數組或字符串中的元素逐個進行處理。

三、test匯編指令

test屬于邏輯運算指令

功能: 執行BIT與BIT之間的邏輯運算

測試(兩操作數作與運算,僅修改標志位,不回送結果).

Test對兩個參數(目標,源)執行AND邏輯操作,并根據結果設置標志寄存器,結果本身不會保存。TEST AX,BX 與 AND AX,BX 命令有相同效果

語法: TEST r/m,r/m/data

影響標志: C,O,P,Z,S(其中C與O兩個標志會被設為0)

四、div指令


五、loop指令

loop指令的格式是:loop標號,cpu執行loop指令的時候,要進行兩步操作

1.(cx)=(cx)-1

2.判斷cx中的值,不為零則轉至標號處執行,如果為零,則向下執行

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