2-setup_gdt.md (#22)

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diff --git a/docs/tutorial/2-setup_gdt.md b/docs/tutorial/2-setup_gdt.md
new file mode 100644 (file)
index 0000000..3571b78
--- /dev/null
+++ b/docs/tutorial/2-setup_gdt.md
@@ -0,0 +1,121 @@
+## 准备工作
+
+```sh
+git checkout fedfd71f5492177a7c7d7fd2bd1529a832106395
+```
+
+观看相应视频
+
+## 代码分析
+
+这个commit实现了分段。
+
+libs/libc/string下面是一些字符串操作函数，比较基础，所以略过。
+
+主要分析boot.S和gdt.c中的代码
+
+**为了分段，我们需要准备GDT，还要使用GDTR存放GDT的入口地址。**
+
+`gdt.c`中负责构造好GDT。
+
+```c
+#define GDT_ENTRY 5
+
+uint64_t _gdt[GDT_ENTRY];
+uint16_t _gdt_limit = sizeof(_gdt);
+```
+
+GDT实际就是数组，一个单位（段描述符）是64bits。所以数组类型是`uint64_t`。_gdt_limit是GDT的大小。
+
+```c
+void _set_gdt_entry(uint32_t index, uint32_t base, uint32_t limit, uint32_t flags) {
+    _gdt[index] = SEG_BASE_H(base) | flags | SEG_LIM_H(limit) | SEG_BASE_M(base);
+    _gdt[index] <<= 32;
+    _gdt[index] |= SEG_BASE_L(base) | SEG_LIM_L(limit);
+}
+```
+
+`_set_gdt_entry`函数负责自动地构造GDT的一个entry（段描述符）。根据资料，参数base要分成两端，保存到56-63bits（`SEG_BASE_H(base)`）和16-39bits（`SEG_BASE_M(base)`、`SEG_BASE_L(base)`）的位置[1]。limit保存到48-51bits（`SEG_LIM_L(limit)`）的位置。index表示设置第几号描述符。参数flags稍后分析。
+
+```c
+void
+_init_gdt() {
+    _set_gdt_entry(0, 0, 0, 0);
+    _set_gdt_entry(1, 0, 0xfffff, SEG_R0_CODE);
+```
+
+第0号entry默认为空，第1号的base为0、limit为0xfffff。这种分段模式叫做平坦模式。一个指令需要访问一个数据，地址设为x。需要先通过ds得到一个段描述符（base为0、limit为0xfffff）。因为标志位G为1，所以要在limit的20位的后面补充`fff`得到真实的地址范围上限，即x取值范围是`0x0`-`0xffffffff`。再通过0+x得到最后的地址。可以发现这个范围会映射到32位的所有内存地址。
+
+flags为`SEG_R0_CODE`（权限为ring0的代码段）。
+
+```c
+#define SEG_R0_CODE         SD_TYPE(SEG_CODE_EXRD) | SD_CODE_DATA(1) | SD_DPL(0) | \
+                            SD_PRESENT(1) | SD_AVL(0) | SD_64BITS(0) | SD_32BITS(1) | \
+                            SD_4K_GRAN(1)
+```
+
+这些标志位都可以查看资料了解，`SD_DPL(0)`表示该段权限为ring0。
+
+接下来使用GDTR存放GDT的入口地址
+
+```assembly
+.section .text
+    .global start_
+    .type start_, @function     /* Optional, this just give the 
+                                 * linker more knowledge about the label 
+                                 */
+    start_:
+        movl $stack_top, %esp
+        /* 
+            TODO: kernel init
+                1. Load GDT
+                2. Load IDT
+                3. Enable paging
+        */
+        call _kernel_init
+        
+        subl $0x6, %esp
+        movl $_gdt, 2(%esp)
+        movw _gdt_limit, %ax
+        movw %ax, (%esp)
+        lgdt (%esp)
+        addl $0x6, %esp
+```
+
+使用lgdt来设置GDTR的值
+
+`lgdt`指令的操作数为6字节，2个低位字节为GDT的大小减1，4个高位字节为GDT的32位地址。
+
+在`_kernel_init`调用后，`subl $0x6, %esp`抬高了栈顶，得到6字节的位置。然后把`$_gdt`、`_gdt_limit`保存到栈上。
+
+```assembly
+        movw $0x10, %cx
+        movw %cx, %es
+        movw %cx, %ds
+        movw %cx, %fs
+        movw %cx, %gs
+        movw %cx, %ss
+```
+
+es等寄存器指向2号描述符（ring0数据段）
+
+利用retf把0x8写入cs寄存器，让cs指向ring0代码段
+
+```assembly
+        pushw $0x08
+        pushl $_after_gdt
+        retf
+
+    _after_gdt:
+        pushl %ebx
+        call _kernel_main
+
+        cli
+    j_:
+        hlt
+        jmp j_
+```
+
+## 参考
+
+[1]https://wiki.osdev.org/Global_Descriptor_Table