《linux内核完全注释》第3章总结

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* 《linux内核完全注释》第3章

*  (C) 2010-10-2 yang hui yu

*  mail: gisyhy@163.com

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3.2.1 bootsect.s程序问题分析：

1)seg cs :表示下一条语句操作数强制使用该段作为数据段

比如：

seg cs

mov sectors,cx

等价于：

mov cs:[sectors],cx

2)test ax,0x0fff :test只是进行and操作，不返回结果，目的是改变标志位

比如：

test ax,0x0fff   ！表示and ax,0x0fff,改变了zero flag

jne loop

3)各种跳转指令对应的flags：

jc: CF=1,有进位

js: SF=1,负号  

jo: OF=1,溢出  

jp: PF=1,偶数  

jz/je: ZF=1,零标志

ja: (比较无符号数) 高于

jb: (比较无符号数) 低于 

jg: (比较带符号数) 大于 

jl: (比较带符号数) 小于

4)flags寄存器标志：

15   14   13   12   11   10    9    8    7    6    5    4    3    2    1    0

   OF DF    IF   TF   SF   ZF        AF        PF        CF

 

条件码标志有：

OF：(Overflow Flag)溢出标志，在运算过程中，如操作数超出了机器能表示的范围则称为溢出。此时OF标志位为1(OV)，否则置0(NV)。

SF：(Sign Flag)符号标志，记录运算结果的符号，结果为负时置1（NG），否则置0（PL）。

ZF：(Zero Flag)零标志，运算结果为0时置1（ZR），否则置0（NZ）。

CF：(Carry Flag)进位标志，运算时，从最高有效位产生了进位值时置1（CY），否则置0（NC）。

AF：(Auxiliary carry Flag)辅助进位标志，记录运算时最低的4位（半个字节）产生的进位值。有进位值时置1否（AC），则置0（NA）。

PF：(Parity Flag)奇偶标志，用来为机器中传送信息时可能产生的代码出错情况提供检验条件，

当结果操作数中1的个数为偶数时置1（PE），否则置0（PO）。

 

控制标志有：

DF：(Direction Flag)方向标志，在串处理指令中控制处理信息的方向用，当DF置1（DN）每次操作后，

使变址寄存器SI和DI减量，这样就使串处理从高地址向低地址方向处理。当DF置0（UP）时，则反之。

IF：(Interrupt Flag)中断标志，当IF为1（EI）时，允许中断，否则IF为0（DI）关闭中断。

TF：(Trap Flag)陷井标志，用于单步方式操作，当TF为1时，每条指令执行完后产生陷井，

由系统控制计算机；当IF为0时，CPU正常工作不产生陷井。

3.2.2 setup.s程序问题分析：

1)进入保护模式：

将cr0的PE=1，即比特位0置1

2)GDT描述符：

1>gdtr寄存器6B：2B段限、4B基址

2>描述符项8B:

; usage: Descriptor Base, Limit, Attr

;        Base:  dd

;        Limit: dd (low 20 bits available)

;        Attr:  dw (lower 4 bits of higher byte are always 0)

%macro Descriptor 3

dw %2 & 0FFFFh ; 段界限 1 (2 字节)

dw %1 & 0FFFFh ; 段基址 1 (2 字节)

db (%1 >> 16) & 0FFh ; 段基址 2 (1 字节)

dw ((%2 >> 8) & 0F00h) | (%3 & 0F0FFh) ; 属性 1 + 段界限 2 + 属性 2 (2 字节)

db (%1 >> 24) & 0FFh ; 段基址 3 (1 字节)

%endmacro ; 共 8 字节

3)IDT描述符:

1>idtr寄存器6B：2B段限、4B基址

2>描述符项8B:

; usage: Gate Selector, Offset, DCount, Attr

;        Selector:  dw

;        Offset:    dd

;        DCount:    db

;        Attr:      db

%macro Gate 4

dw (%2 & 0FFFFh) ; 偏移 1 (2 字节)

dw %1 ; 选择符 (2 字节)

dw (%3 & 1Fh) | ((%4 << 8) & 0FF00h) ; 属性 (2 字节)

dw ((%2 >> 16) & 0FFFFh) ; 偏移 2 (2 字节)

%endmacro ; 共 8 字节

4)段选择符：

;选择符图示:

;         ┏━━┳━━┳━━┳━━┳━━┳━━┳━━┳━━┳━━┳━━┳━━┳━━┳━━┳━━┳━━┳━━┓

;         ┃ 15 ┃ 14 ┃ 13 ┃ 12 ┃ 11 ┃ 10 ┃ 9  ┃ 8  ┃ 7  ┃ 6  ┃ 5  ┃ 4  ┃ 3  ┃ 2  ┃ 1  ┃ 0  ┃

;         ┣━━┻━━┻━━┻━━┻━━┻━━┻━━┻━━┻━━┻━━┻━━┻━━┻━━╋━━╋━━┻━━┫

;         ┃                                 描述符索引                                 ┃ TI ┃   RPL    ┃

;         ┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┻━━┻━━━━━┛

;

; RPL(Requested Privilege Level): 请求特权级，用于特权检查。

;

; TI(Table Indicator): 引用描述符表指示位

; TI=0 指示从全局描述符表GDT中读取描述符；

; TI=1 指示从局部描述符表LDT中读取描述符。

3.3.3 head.s程序问题分析：

1).align 2: 表示下一条语句的地址偏移的对齐字节数，这里表示按2^2=4字节对齐

比如：

0x0000: ...(假设该条语句为3个字节)

0x0003: ...(假设该条语句为3个字节)

.align 2

text:

如果没有".align 2"，则text的地址为0x0006

但是由于按4字节对齐，text的地址为 0x0008

2).org 0x1000: 表示下一条语句的地址偏移为0x1000

3)cld/stosl: 字符串操作

cld: 自增

std: 自减

stosl: movl %eax,(%edi){以%es为选择符}

习题解答：

1、请说明Linux内核引导启动的完整过程。系统是在什么时候开始进入386保护模式？

答：

在setup.s执行完后，执行head.s代码时进入保护模式。

2、在本章所描述的内核启动程序中，为什么不直接将system模块搬到0x00000处而是

先搬到0x10000处，在搬到0x00000处呢？

答：

由于在setup.s还要利用BIOS的中断向量，而BIOS中断向量保存在0x00000处。

3、setup.s和head.s中都分别设置了一次全局描述符表GDT和中断描述符表IDT，这是

为什么？能否只在head.s中设置一次？

答：

不能，因为setup.s在跳到head.s时已经处于保护模式，必须设置好GDT和IDT。

4、若不使用as86汇编器，而用gas来编译bootset可以么?为什么Linus当时要使用as86呢？

答：

这样可以将bootsect.s和setup.s运行于实模式的代码编译成16位的，而system的代码

是在保护模式下运行的。