संरक्षित मोड क्या है और यह क्या खाता है

ओएस लिखने के लिए, आपको कई विवरणों को समझने की आवश्यकता है। तो चलिए मैं आपको थोड़ा सा बता देता हूं, (लेकिन आइए सहमत हूं कि आप स्वयं ही मनन पढ़ेंगे ताकि कोई बात हो)।
ईमानदारी से, नेटवर्क की विशालता में पीएम पर वसा सामग्री का एक बादल है, और इली और पेहाट ने इस मोड के बारे में थोड़ी बात की , लेकिन उन्होंने मुझे वैसे भी सामान्य ढांचे में इसका वर्णन करने के लिए कहा। अब मैं संक्षेप में एक सिद्धांत दूंगा (सामान्य तौर पर, इंटेल ने विशेष रूप से इसके लिए मन लिखा है), फिर हम कोड लिखना शुरू करेंगे।


संरक्षित मोड का परिचय।
इसलिए, DOS'a वास्तविक मोड (RM) के बाद से पीएम सामान्य से काफी अलग है। अब आपको इसकी आदत डालनी है: कोई स्थिर, 64 किलोबाइट खंड नहीं हैं, 1 किलोबाइट में रुकावट तालिका, खंड रजिस्टरों में डेटाबेस के ठिकानों के पते, सामान्य रूप से, एक पूरी तरह से नई दुनिया।
अब ग्लोबल डिस्क्रिप्टर टेबल (GDT) में सेगमेंट का वर्णन किया गया है। यह तालिका केवल एक प्रति में हो सकती है। वह मन की एक संरचना है। खंड नहीं! इसे मेमोरी में कहीं भी स्थित किया जा सकता है, लेकिन इसका पता और सीमा जीडीटीआर रजिस्टर में दर्ज है। यहाँ इसकी संरचना है:



तालिका में स्वयं निम्न संरचना की प्रविष्टियाँ हैं (वैसे, अशक्त प्रविष्टि रिक्त है। यह महत्वपूर्ण है। अशक्त विवरणक द्वारा 'वर्णित' स्मृति तक पहुँचने पर, #GP - सामान्य सुरक्षा दोष प्राप्त करें):
आइए इस संरचना पर करीब से नज़र डालें।


1. सेगमेंट की सीमा:
इस क्षेत्र का उद्देश्य नाम से स्पष्ट है, लेकिन सूक्ष्मता है। कुत्ते को बिट जी (दानेदारता) में दफन किया जाता है।
यदि यह स्थापित नहीं है, तो मेमोरी बाइट्स में 'गिनी' जाती है। इस स्थिति में, खंड आकार 1 बाइट से 1 बाइट प्रति मेगाबाइट प्रति आकार में भिन्न हो सकता है।
यदि हम इसे 1 पर सेट करते हैं, तो पेजिंग मेमोरी दर्ज की जाएगी। फिर हम 4 किलोबाइट से 4 गीगाबाइट रैम तक 4 किलोबाइट (पृष्ठ आकार) के आकार के साथ संबोधित कर सकते हैं। सामान्य तौर पर, पृष्ठ का पता लगाना बेहतर होता है (तुलना करें (1MB + 64Kb-16byte) और 4GB)। आइए इस पोस्ट में केवल खंडित पते के बारे में बात करते हैं। पेजिंग एक अलग चर्चा का पात्र है।

2. आधार पता:
यहां हम डेटाबेस के भौतिक पते का संकेत देते हैं।

3. प्रकार क्षेत्र:
बिट्स के संयोजन खंड के प्रकार को निर्धारित करते हैं:


4. एस (विवरणकर्ता प्रकार):
इंटेल प्रलेखन का कहना है कि यदि यह बिट सेट नहीं है, तो यह वर्णनकर्ता सिस्टम सेगमेंट के लिए है, अन्यथा - कोड या डेटा। सिस्टम से मतलब है एलडीटी, टीएसएस, इंटरप्ट गेट्स और उनके जैसे अन्य (उनके बारे में बाद में)।

5. डीपीएल (डिस्क्रिप्टिव प्रिविलेज लेवल):
वर्णित खंड के विशेषाधिकार। रिंग्स को हर कोई जानता है।

6. पी (खंड वर्तमान):
यदि यह बिट सेट है, तो प्रोसेसर को पता है कि खंड पहले से ही मेमोरी में है (हालांकि इसे वैध कहना बेहतर है)। यदि आप एक डिस्क्रिप्टर चयनकर्ता को खंड रजिस्टर में अपरिभाषित पी बिट के साथ लोड करते हैं, तो एक #NP (मौजूद नहीं) अपवाद उत्पन्न होगा। सामान्य तौर पर, मैं इस अलंकृत वाक्यांश का अर्थ थोड़ा बाद में समझाऊंगा।

7. डी / बी:
विभिन्न प्रकारों के खंडों के लिए, इसकी अलग-अलग व्याख्या की जाती है।
1. कोड खंडों के लिए:
32 या 16 बिट प्रभावी पता लंबाई और ऑपरेंड आकार।
(1-32; 0-16);
2. स्टैक के लिए:
स्टैक पॉइंटर 32 या 16 बिट का है। (1-32; 0-16);

8. जी:
यह प्रभावित करता है कि कौन सी इकाइयाँ (बाइट, पृष्ठ) खंड सीमा को मापा जाता है। सामान्य तौर पर, CR0 रजिस्टर के 31 बिट सेट करके पीएम पर स्विच करते समय पेजिंग को सक्षम किया जा सकता है।

कुछ और जानकारी:
हम अनुमान लगाते हैं कि ग्लोबल शब्द व्यर्थ नहीं है। इसलिए अभी भी किसी तरह की गोली है। सच है, एक स्थानीय डिस्क्रिप्टिव टेबल भी है । एक महान कई हो सकता है। उदाहरण के लिए, उनका उपयोग कार्यों आदि के कार्यान्वयन में किया जा सकता है। लेकिन एलडीटी पहले से ही एक खंड है! इसलिए 'स्थानीय डिस्क्रिप्टर प्लेट के सेगमेंट डिस्क्रिप्टर' जैसे वाक्यांशों की आदत डालें।

हमने तालिका का वर्णन करने के बाद, इसे GDTR रजिस्टर में लोड करने की आवश्यकता है। यह चलन से दूर है। GDTR को lgdt fword कमांड (मान) के साथ आबाद किया जाता है। यही है, इस संरचना को स्वतंत्र रूप से बनाने और इसे उपरोक्त रजिस्टर में लोड करना आवश्यक है। इस रजिस्टर के साथ अभी भी टीमें काम कर रही हैं, लेकिन हम पूरे यूरोप में सरपट दौड़ रहे हैं।

एक और बिंदु। पीएम में, सेगमेंट रजिस्टर सेगमेंट (आरएम के रूप में) के आधार पते को संग्रहीत नहीं करता है, लेकिन विशेष रूप से प्रशिक्षित टुकड़े जिन्हें चयनकर्ता कहा जाता है। उनकी संरचना इस प्रकार है:

यहाँ सूचकांक तालिका में विवरणक की क्रम संख्या है।
टीआई दिखाता है कि डिस्क्रिप्टर को कहां देखना है ( जीडीटी या एलडीटी में )।

अब चूंकि यह पहले से ही स्पष्ट है कि तालिका का निर्माण कैसे करें, हम पीएम से कैसे स्विच करें (यह ध्यान रखें कि यह केवल आरएम के लिए ही किया जा सकता है)। सामान्य तौर पर ... आपको बस CR0 नियंत्रण रजिस्टर के बिट 0 को सेट करना होगा। हालाँकि मैं झूठ बोल रहा हूँ। सबसे पहले आपको सभी इंटरप्ट ( एनएमआई ( नॉन मास्केबल इंटरप्ट सहित) सहित) को प्रतिबंधित करने की आवश्यकता है, ए 20 एड्रेस लाइन खोलें (ताकि 32-बिट एड्रेसिंग उपलब्ध हो), जीडीटीआर लोड करें और स्टार्ट मार्क पर जाएं।

आइए बूटलोडर का उपयोग करें (आप KOLIBRI's की सहायता ले सकते हैं), जो हमारे कोड को 1000h: 0 (RM'ovsky, मैं पते को नोट करता हूं) पर लोड करूंगा।
यह उन लोगों की तरह सहज नहीं होगा जब वे बूटलोडर से सीधे पीएम पर जाते हैं। सब कुछ थोड़ा और जटिल है। लेकिन पहले, आइए उस कोड पर एक नज़र डालें जिसे बूटलोडर लोड करेगा (हम सब कुछ FASM पर लिखते हैं)। यह एक तरह का नरकगृह है। बूट करें, पीएम के पास जाएं और शुभकामनाएं दें। वह सब है।

format binary
xor ax,ax
cli ;
mov ss,ax
xor sp,sp
sti
mov ax,3
int 10h

jmp 1000h:r_start

r_start:

mov ax,1000h;
mov ds,ax
mov es,ax

in al, 0x92; A20
or al, 2
out 0x92, al

cli ;
mov al,8Fh; NMI
out 70h,al
in al,71h

lgdt fword [GDTR]; GDTR
mov eax,cr0
or al,1; 0-
mov cr0,eax; PM

jmp fword 08h:Startup32; PM

align 8 ;
GDT:
dq 0 ;
db 0FFh,0FFh,0,0,0,9Ah,0CFh,0 ;
db 0FFh,0FFh,0,0,0,92h,0CFh,0;
db 0FFh,0FFh,0,80h,0Bh,92h,40h,0 ;
label GDT_SIZE at $-GDT
GDTR:
dw GDT_SIZE-1
dd GDT+10000h
; 32- . 1000h, 1000h*10h ( ; ) => GDTR (!) = 10000h ( )+offset

virtual ;, ,
rb 10000h-$;
end virtual
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;PM32 Entry;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
use32
org $+10000h; : PM Flat-, ; PM org', ; Flat . .

Startup32: ; PM
mov ax,10h ; . (!
mov es,ax ;) - 08h. - 10h, - 18h
mov ds,ax
mov fs,ax
mov ss,ax
mov esp,10000h;
mov ax,18h
mov gs,ax

mov esi,hi_string ;,
call print
jmp $

;ESI -
print:
pushad
xor ebx,ebx
mov ah,07h;
puts:
mov al,[esi+ebx]
mov [gs:(ebx*2)],ax
inc ebx
test al,al
jnz puts
popad
ret
hi_string db 'Welcome to PM, dude',0


हमने क्या किया है? बूटलोडर ने हमें 1000h: 0 पर सफलतापूर्वक लोड किया, जहां से हमने निष्पादन जारी रखा। सबसे पहले, हमने ए 20 को चालू किया, सभी इंटरप्ट को निषिद्ध किया, जीडीटीआर में उचित मूल्य लोड किया, इनपुट लेबल पर कूद गया। मैंने देखा कि हम कूद गए
jmp fword 08h:Startup32
यानी 08h एक कोड डिस्क्रिप्टर सेलेक्टर है। इसकी आदत डाल लें।

अब इस चमत्कार को कैसे शुरू किया जाए। व्यक्तिगत रूप से, मैं WinImage और VirtualBox का उपयोग करता हूं। हम बूटलोडर को डिस्केट के बूट सेक्टर में धकेल देते हैं और .bin फाइल को रूट में डाल देते हैं। हम इसे .vfd में सहेजते हैं, वर्चुअल मशीन के गुणों में डिस्क छवि पर पथ लिखते हैं, इसे शुरू करते हैं और परिणाम देखते हैं।

अगले अंक में, हम इंटरप्ट, दोष, जाल, गर्भपात पर विचार करेंगे और वे कैसे काम करते हैं, पकड़े गए और डीबग किए गए हैं। आइए वास्तुकला के बारे में बात करना शुरू करें।

जानकारी के स्रोत।
1) मैं सच्चे रास्ते को इंगित करने और शुरुआत में ही मेरी मदद करने के लिए फैंटम_84 उर्फ ​​एगोस के प्रति आभार व्यक्त करना चाहता हूं। इसके बिना, यह पता लगाना मेरे लिए बहुत कठिन होगा।
2) BrokenSword'a लेख BrokenSword'a लेख। वे ध्यान देने लायक हैं।
3) इंटेल सिस्टम प्रोग्रामिंग गाइड