X-Git-Url: https://scm.lunaixsky.com/lunaix-os.git/blobdiff_plain/49884d629ca5223693a9243c59b80b9c1a14a427..92f6e64a6da763c45ff9f4ab5eafcab3d8766dcb:/docs/tutorial/2-setup_gdt.md?ds=sidebyside diff --git a/docs/tutorial/2-setup_gdt.md b/docs/tutorial/2-setup_gdt.md new file mode 100644 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