80386保护模式--GDT,LDT,TSS,调用门,特权级转移，附pmtest5代码详解

最新推荐文章于 2024-04-24 12:00:33 发布

jltxgcy

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分类专栏：自己动手写操作系统文章标签： gdt ldt tss 任务特权级调用门

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/jltxgcy/article/details/8655498

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本文详细介绍了80386微处理器的保护模式，包括寄存器结构、描述符、16位实模式与32位保护模式下的指令执行过程，特权级变化时堆栈的调整，以及调用门的特权级规则。通过pmtest5代码解析，帮助理解这些概念的实际应用。

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教材选择一个操作系统的实现，作者于渊，看此书前最好了有汇编语言，保护模式下的汇编（参考清华杨季文的80X86汇编语言程序设计教程），C语言，计算机组成原理，微机接口，操作系统相关知识。

一、80386的寄存器结构

80386微处理器共有7类34个寄存器，通用寄存器组、段寄存器、指令指针和标志寄存器、系统地址寄存器、控制寄存器、调试寄存器、测试寄存器。前四类寄存器的示意图1。其中描述符高速缓冲寄存器0-31存放段首地址，0-19存放段界限，0-11存放段属性，LDTR与此类似。后面我们会看到当装入选择子后，对应的描述符恰好是32位，20位，12位共8个字节，正好能装入高速缓存寄存器。GDTR中0-31为GDTR的首地址，0-15为GDTR的界限，为什么GDTR的界限比其他的少4位呢，因为我们GDTR不需要那么大。另外控制寄存器CR0，CR1，CR2，CR3，如图2。CR0的处理器工作模式如图3。

图1 通用寄存器组、段寄存器、指令指针和标志寄存器、系统地址寄存器示意图

图2 控制寄存器

图3 PG/PE位与处理器工作模式

二、80386描述符

此部分请看http://blog.youkuaiyun.com/jltxgcy/article/details/8656101，里面详细介绍了描述符包括，存储段描述符（代码段，数据段，堆栈段），系统描述符（任务状态段TSS，局部描述符表LDT），门描述符（调用门，任务门，中断门，陷阱门），还介绍了选择子，同时介绍了pm.inc中的代码。

三、80386 16位实模式与32位保护模式下指令执行

1、16位实模式下指令执行过程

①代码被加载到内存，段寄存器被赋值，从CS左移4位加上IP的值，形成20位地址，再加上高12位地址全部为0，形成32位地址，到此地址取得命令。注意由于没有开A20地址线，所以还保留8086的地址环绕现象。

②IP=IP+所指指令的长度。

③执行指令（个别指令执行的时候修改CS,IP），跳到①继续执行。

2、32位保护模式下指令执行过程（省略了严格的检查机制）