深入理解B代码：Makefile与实模式到保护模式转换-优快云博客

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本文详细解析了一个名为pmtest2.asm的B代码，包括其Makefile，以及代码中涉及的GDT、数据节、16位和32位代码段的转换过程。通过Makefile完成编译并将结果复制到软盘镜像，展示了如何在实模式和保护模式间切换，并提供GDT选择子和段描述符的初始化细节。

顺便解释一下Makefile

################################################## # Makefile of pmtestx.asm (x=[1,2,3...]) ################################################## SRC:=pmtest2.asm BIN:=$(subst .asm,.com,$(SRC)) #最终目的：将编译生成的文件复制到软盘镜像当中 .PHONY : everything everything : $(BIN) sudo mount -o loop pm.img /mnt/floppy/ sudo cp $(BIN) /mnt/floppy/ -v sudo umount /mnt/floppy/ #编译源文件 $(BIN) : $(SRC) nasm $< -o $@

源代码

;分析: ; 共有6个节,分别为 ; 1.[SECTION .gdt] 定义了GDT,lgdt的操作数,对应GDT的选择子三部分数据 ; 2.[SECTION .data1] 定义了用于显示的数据 ; 3.[SECTION .gs] 使用times指令定义了堆栈大小,为512字节 ; 4.[SECTION .s16] 包含进入保护模式前和跳回实模式后的代码,16位代码 ; 5.[SECTION .s32] 包含进入保护模式后的代码,32位代码,有 ; TestRead ,读取es段开始的8位数据并显示到屏幕上,同时调用了DispAL函数和DisReturn函数 ; TestWrite ,将数据写入到es段当中 ; DispAL ,将AL显示到屏幕对应位置 ; DispReturn,屏幕换行 ; 6.[SECTION .s16code] 跳回实模式前的清理过程,32位代码 ; ; %include "pm.inc" org 0100h jmp LABEL_BEGIN [SECTION .gdt] ;GDT节和选择子 ;GDT定义 ; 段基址, 段界限,属性 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;32位代码段描述符 LABEL_DESC_CODE16:Descriptor 0, 0ffffh,DA_C ;16位代码段描述符 LABEL_DESC_DATA: Descriptor 0, DataLen-1,DA_DRW ;数据段描述符 LABEL_DESC_STACK: Descriptor 0, TopOfStack,DA_DRW ;堆栈段描述符 LABEL_DESC_TEST: Descriptor 0500000h, 0ffffh,DA_DRW LABEL_DESC_VIDEO: Descriptor 0B8000h, 0ffffh,DA_DRW ;显存段描述符 ;lgdt操作数 GdtLen equ $ - LABEL_GDT ;GDT长度 GdtPtr dw GdtLen - 1 ;GDT界限 dd 0 ;GDT基地址 ;GDT 选择子 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 [SECTION .data1];数据节 ALIGN 32 [BITS 32] LABEL_DATA: SPValueInRealMode dw 0 PMMessage db "In Protect Mode now. ~_~",0 OffsetPMMessage equ PMMessage - $$ StrTest: db "ABEDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ",0 OffsetStrTest equ StrTest - $$ DataLen equ $ - LABEL_DATA [SECTION .gs] ;全局堆栈节 ALIGN 32 [BITS 32] LABEL_STACK: times 512 db 0 TopOfStack equ $ - LABEL_STACK - 1 [SECTION .s16];16位代码节,实模式代码 [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 mov [SPValueInRealMode], sp ; 初始化 16 位代码段描述符 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 位代码段描述符 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 ; 初始化数据段描述符 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 ; 初始化堆栈段描述符 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 ; 为加载 GDTR 作准备 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 ; 加载 GDTR lgdt [GdtPtr] ; 关中断 cli ; 打开地址线A20 in al, 92h or al, 00000010b out 92h, al ; 准备切换到保护模式 mov eax, cr0 or eax, 1 mov cr0, eax ; 真正进入保护模式 jmp dword SelectorCode32:0 ; 执行这一句会把 SelectorCode32 装入 cs, 并跳转到 Code32Selector:0 处 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; LABEL_REAL_ENTRY: ; 从保护模式跳回到实模式就到了这里 ;重新设置段 mov ax, cs mov ds, ax mov es, ax mov ss, ax mov sp, [SPValueInRealMode] in al, 92h ; `. and al, 11111101b ; | 关闭 A20 地址线 out 92h, al ; / sti ; 开中断 mov ax, 4c00h ; `. int 21h ; / 回到 DOS ; END of [SECTION .s16] [SECTION .s32]; 32 位代码段. 由实模式跳入. [BITS 32] LABEL_SEG_CODE32: mov ax, SelectorData mov ds, ax ; 数据段选择子 mov ax, SelectorTest mov es, ax ; 测试段选择子 mov ax, SelectorVideo mov gs, ax ; 视频段选择子 mov ax, SelectorStack mov ss, ax ; 堆栈段选择子 mov esp, TopOfStack ; 下面显示一个字符串 mov ah, 0Ch ; 0000: 黑底 1100: 红字 xor esi, esi xor edi, edi mov esi, OffsetPMMessage ; 源数据偏移 mov edi, (80 * 10 + 0) * 2 ; 目的数据偏移。屏幕第 10 行, 第 0 列。 cld .1: lodsb ;将PMMessage逐个送入al当中 test al, al ;判断al的内容,若为0,则结束循环 jz .2 mov [gs:edi], ax ;将数据移至显存区 add edi, 2 jmp .1 .2: ; 显示完毕 call DispReturn call TestRead call TestWrite call TestRead ; 到此停止 jmp SelectorCode16:0 ; ------------------------------------------------------------------------ ;功能:读取es段起始地址开始8位的数据,并将其显示至屏幕 TestRead: xor esi, esi mov ecx, 8 .loop: mov al, [es:esi] call DispAL inc esi loop .loop call DispReturn ret ; TestRead 结束----------------------------------------------------------- ; ------------------------------------------------------------------------ ;功能:将StrTest写到以es段起始的地址当中 TestWrite: push esi push edi xor esi, esi xor edi, edi mov esi, OffsetStrTest ; 源数据偏移 cld .1: lodsb test al, al jz .2 mov [es:edi], al inc edi jmp .1 .2: pop edi pop esi ret ; TestWrite 结束---------------------------------------------------------- ; ------------------------------------------------------------------------ ; 显示 AL 中的数字 ; 默认地: ; 数字已经存在 AL 中 ; edi 始终指向要显示的下一个字符的位置 ; 被改变的寄存器: ; ax, edi ; ------------------------------------------------------------------------ DispAL: push ecx push edx mov ah, 0Ch ; 0000: 黑底 1100: 红字 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 结束------------------------------------------------------------- ; ------------------------------------------------------------------------ ;功能为换行 DispReturn: push eax push ebx mov eax, edi ;edi为显存偏移,保存显存偏移至eax mov bl, 160 div bl ;显存偏移/160,ah为显示屏列号,al为显示屏行号 and eax, 0FFh ;仅保存行号 inc eax ;行号+1 mov bl, 160 mul bl ;行号*160重新转换成偏移 mov edi, eax ;将显存偏移存回edi pop ebx pop eax ret ; DispReturn 结束--------------------------------------------------------- SegCode32Len equ $ - LABEL_SEG_CODE32 ; END of [SECTION .s32] ; 16 位代码段. 由 32 位代码段跳入, 跳出后到实模式 [SECTION .s16code] ALIGN 32 [BITS 16] LABEL_SEG_CODE16: ; 跳回实模式: ; 清除选择子数据 mov ax, SelectorNormal mov ds, ax mov es, ax mov fs, ax mov gs, ax mov ss, ax ; 设置cr0,关闭保护模式 mov eax, cr0 and al, 11111110b mov cr0, eax LABEL_GO_BACK_TO_REAL: jmp 0:LABEL_REAL_ENTRY ; 段地址会在程序开始处被设置成正确的值 Code16Len equ $ - LABEL_SEG_CODE16 ; END of [SECTION .s16code]

第三章 B代码