linux0.11中head.s分析
/* *注意！32位啟動程式碼是從絕對地址0x0000 0000開始的，這裡同樣也是頁目錄 *將要存在的地方，因此啟動程式碼會被頁目錄覆蓋掉 */ .text .globl _idt,_gdt,_pg_dir,_tmp_floppy_area _pg_dir: !頁目錄將會放在這裡 startup_32: /* *注意!!!這裡已處於3位執行模式,因此這裡的0x10並不是把地址0x10放入到各個段暫存器中,它現在**其實是全域性段描述符表中的偏移值,或者更正確的說是一個描述符項的選擇符。這裡0x10含義是請求 *特權級0，選擇全域性描述符表，選擇表中的第二項。正好指向表中的資料段描述符項。 *下面程式碼含義是ds,es,fs,gs中的選擇符為setup中構造的資料段。並將堆疊放置在stack_start指向*的user_stack陣列區.然後使用本程式後面定義的新中斷描述符表和全域性段描述符表.新全域性段描述**符表中初始內容和setup中基本一樣，僅段限長修改成了16M,stack_start定義在kernel/sched.s中**，是指向user_stack陣列末端的一個長指標。 */ movl $0x10,%eax !對GNU彙編來說,每個直接數要以"$"開始要不就表示地址 mov %ax,%ds ! mov %ax,%es ! mov %ax,%fs ! mov %ax,%gs ! lss _stack_start,%esp !表示_stack_start->ss:esp,設定系統堆疊 call setup_idt !呼叫設定中斷描述符表子程式 call setup_gdt !呼叫設定全域性描述符表子程式 movl $0x10,%eax !因為修改了gdt,所以重新裝載所有的段暫存器 mov %ax,%ds ! mov %ax,%es ! mov %ax,%fs ! mov %ax,%gs ! lss _stack_start,%esp ! xorl %eax,%eax ! ! 1: ! incl %eax !檢測A20地址線是否開啟.採用的方法是向0x000000處寫入任意一 movl %eax,0x000000 !個數值,然後看記憶體0x100000處是否也是這個數值.如果一直相同 cmpl %eax,0x100000 !的話,就一直比較下去,即宕機.表示沒有選通A20,結果核心不能 je 1b !使用1M以上的記憶體 !檢查數學協處理器是否存在.方法是修改控制暫存器CR0,在假設存 !在處理器的情況下執行一個協處理器指令,出錯就不存在,需要 !設定CR0中的協處理器模擬位EM,並復位協處理器存在標誌MP movl %cr0,%eax ! andl $0x80000011,%eax !save PG,PE,ET orl $2,%eax !set MP movl %eax,%cr0 ! call check_x86 ! jmp after_page_tables ! ! check_x86: ! fninit ! fstsw %ax ! cmpb $0,%al ! je 1f ! movl %cr0,%eax ! xorl $6,%eax ! movl %eax,%cr0 ! ret ! .align 2 !儲存邊界對齊,2表示調整到地址最後2位為零,即4位元組對齊 1: ! .byte 0xDB,0xE4 ! ret ! !中斷描述符表idt有256項,並都指向ignore_int中斷門,然後載入中斷描述符表暫存器,真正實用 !的中斷門以後再安裝.認為其他地方都正常時在開啟中斷.該子程式會被也表覆蓋掉 !中斷描述符表中斷是8位元組構成,格式與全域性表不同,被稱為們描述符(Gate Descriptor).0-1,6-7字 !節是偏移量,2-3是選擇符,4-5位元組是標誌 set_idt: ! lea ignore_int,%edx !ignore_int有效地址->edx暫存器 movl $0x00080000,%eax !選擇符放入eax的高16位,selector=0x0008=cs movw %dx,%ax !偏移值低16位放入eax的低16位中.eax含有們描述符低4位元組的值 movw $0x8E00,%dx !edx含有門描述符高4位元組的值 ! lea _idt,%edi !_idt是中斷描述符表的地址 mov $256,%ecx ! rp_sidt: ! movl %eax,(%edi) !將啞中斷門描述符存入表中 movl %edx,4(%edi) ! addl $8,%edi !edi指向表中下一項 dec %ecx ! jne rp_sidt ! lidt idt_descr !載入中斷描述符表暫存器值 ret ! ! setup_gdt: ! lgdt gdt_descr !載入全域性描述符表暫存器 ret ! !核心的記憶體也表直接放在頁目錄之後,使用了4個表來定址16M實體記憶體.每個也表長4KB位元組,每個頁!!表需要4自己,因此一個頁表可以存放1024個表項,如果一個頁表項定址4KB,則一個頁表可以定址4M, !頁表項格式:項前0-11位存放一些標誌,例如是否存在記憶體中(P位0),讀寫許可(R/W位1),普通使用者還 !是超級使用者(U/S位2),是否修改過(是否髒了D位6).表項位12-31是頁框地址,用於指出一頁記憶體物理 !起始地址 .org 0x1000 !偏移0x1000處開始時第一個頁表(偏移0是頁表目錄) pg0 ! ! .org 0x2000 ! pg1 ! ! .org 0x3000 ! pg2 ! ! .org 0x4000 ! pg3 ! ! .org 0x5000 !定義下面的記憶體資料從偏移0x5000開始 !當DMA不能訪問緩衝塊時,_tmp_floppy_area記憶體塊就可供軟盤驅動使用,其地址需要對齊調整,這樣!!就不會跨越64K邊界 ! _tmp_floppy_area: ! .fill 1024,1,0 ! !這幾個入棧操作(pushl)用於為呼叫/init/main.c程式和返回作準備,前面3個入棧0應該分別是envp, !argv,argc值,但main沒有用到.pushl $L6是模擬呼叫main程式時首先將返回地址入棧的操作,所以 !main真退出時,就會返回到這裡L6繼續執行下去.入棧完成後就進行分頁處理,分頁處理完成後執行 !ret指令,此時就會將main程式地址彈出堆疊，並執行main程式去了 after_page_tables: ! pushl $0 ! pushl $0 ! pushl $0 ! pushl $L6 ! pushl $_main ! jmp setup_paging ! L6: ! jmp L6 ! int_msg: .asciz "Unknown interrupt\n\r" .align 2 ignore_int: pushl %eax ! pushl %ecx ! pushl %edx ! push %ds ! push %es ! push %fs !這裡ds es fs gs雖然是16位暫存器,但入棧後以32位儲存 movl $0x10,%eax !置段選擇符(使ds,es,fs指向gdt表中的資料段) mov %ax,%ds ! mov %ax,%es ! mov %ax,%fs ! pushl $int_msg !把呼叫printk函式的引數指標入棧 call _printk ! popl %eax ! pop %fs ! pop %es ! pop %ds ! popl %edx ! popl %ecx ! popl %eax ! iret ! !這個程式通過設定控制暫存器cr0的標誌PG位31來啟動對分頁的分頁處理功能,並設定各個頁表項 !的內容,以恆等於前16M的實體記憶體,分頁器假定不會產生非法的地址對映.注意,儘管所有的實體地址 !都應該由這個子程式進行恆等對映,但只有核心頁面管理函式能直接使用>1M的地址,所有""一般" !函式僅使用低於1M的地址空間,或者是使用區域性資料空間,地址空間將被對映到其他一些地方去, !mm(記憶體管理程式)會管理這些事. !在記憶體實體地址0x0處開始存放1頁頁目錄表和4頁頁表.頁目錄表是系統所有程序公用,而這裡的4頁 !表示核心專用的.對於新程序,系統會再主記憶體區為其申請頁面存放頁表. ! .align 2 ! setup_paging: ! movl $1024*5,%ecx !首先對5頁記憶體清零 xorl %eax,%eax ! xorl %edi,%edi ! cld ! rep ! stosl ! !下面4句是設定目錄表中的項,因為核心共有4個頁表所以只需要設定4項,頁目錄項的結構與頁表中 !項的結構一樣,4位元組為1項,$pg0+7表示:0x0000 1007 是頁目錄中的第一項 !則第一個頁表所在的地址0x0000 1007 & 0xffff f000=0x1000 !第一個頁表屬性標誌 0x0000 1007 & 0x0000 0fff=0x07 表示該頁存在,使用者可讀寫 movl $pg0+7,_pg_dir ! movl $pg1+7,_pg_dir ! movl $pg2+7,_pg_dir ! movl $pg3+7,_pg_dir ! !下面6行填寫4個頁表中所有項的內容,共有4(頁表)*1024(項/頁表)=4096項(0-0xfff) !也即能對映實體記憶體4096*4kb=16M !每項的內容是:當前項所對映的實體記憶體地址+該頁的標誌(這裡都是7) !使用的方法是從最後一個頁表的最後一項開始按倒退順序填寫,一個頁表的最後一項在頁表中的位置 !是1023*4=4092.因此最後一頁的最後一項位置是$pg3+4092 ! movl $pg3+4092,%edi !edi->指向最後一頁最後一項 movl $0xfff007,%eax ! std !方向位,edi遞減 1: stosl ! subl $0x1000,%eax !每填好一項,實體地址值減0x1000 jge 1b !如果小於0則說明全添寫好了 !設定頁目錄基地址暫存器cr3的值，指向頁目錄表 xorl %eax,%eax !頁目錄表在0x0000 movl %eax,%cr3 !cr3=0 movl %cr0,%eax !啟動分頁標誌 orl $0x80000000,%eax! movl %eax,%cr0 ! ret !去執行main .align 2 ! .word 0 ! idt_descr: !下面是lidt指令6位元組運算元: .word 256*8-1 !長度 .long _idt !基址 .align 2 ! .word 0 ! gdt_descr: !下面是lgdt指令的6位元組運算元 .word 256*8-1 !長度 .long _gdt !基址 .align 3 ! _idt: .fill 256,8,0 !256項,每項8位元組,填0 !全域性表.前4項是空項(不用),程式碼段描述符,資料段描述符,系統段描述符.其中系統段描述符linux沒 !有用上.後面預留了252項空間,使用者放置所建立人物的區域性描述符LDT和對應的任務狀態段TSS描述符 !0-null 1-cs 2-ds 3-sys 4-TSS0 5-LDT0 6-TSS1 7-LDT1 8-TSS2 etc... _gdt: .quad 0x0000 0000 0000 0000 ! .quad 0x00c0 9a00 0000 0fff ! .quad 0x00c0 9200 0000 0fff ! .quad 0x0000 0000 0000 0000 ! .fill 252,8,0 !
head.s執行完成後，記憶體的分配示意圖如下：
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