ucore-lab1-練習3report

練習3.分析bootload進入保護模式的過程

0. BIOS經過讀取硬盤主引導扇區到內存，並跳轉到對應內存中的位置，也就是從’%cs=0 $pc=0x7c00‘進入並執行bootloader，bootloader要完成：

　　（1） 切換到保護模式，啓用分段機制;

　　（2） 讀取磁盤中的ELF執行文件格式的ucore操做系統到內存;

　　（3） 顯示字符串信息;

　　（4） 把控制權交給ucore操做系統;

　　對應於boot目錄下的 asm.h,bootasm.S,bootmain.c文件。bootasm.S的start函數文件是最早執行的，此函數進行了必定的初始化，完成從實模式到保護模式的轉換，並調用bootmain.c中的bootmain函數。bootmain函數實現了屏幕、串口和並口顯示字符串，加載ucore到內存，而後跳轉到ucore的入口處執行。asm.h中是bootasm.S所須要的頭文件，主要是一些與x86保護模式的段訪問方式相關的宏定義。

　　所謂實模式，是將整個物理內存當作分段的取餘，程序的數據和代碼位於不一樣區域，操做系統和用戶程序沒有區別對待，並且每一個指針都是指向實際的物理地址，若經過指針更改了操做系統或其餘用戶程序取餘，會帶來很大的災難，此模式下的80386只是一個快速的8086。

　　所謂保護模式，80386的所有32根地址線所有有效，可尋址高達4GB的線性地址空間和物理地址空間，可訪問64TB的邏輯地址空間，可採用分段存儲管理機制和分頁存儲管理機制，提供4個特權級和完善的特權檢查機制，既能實現資源共享又能保證代碼數據的安全及任務的隔離。

 

 1. 初始化：

　　　首先調用bootasm.S中的start函數進行初始化，屏蔽中斷，置位向量標誌位，置位幾個重要的段寄存器。

 　　　　

 

2. 開啓A20：

　　　當A20地址線控制禁止時，程序就像運行在8086上，1MB以上的地址是不可訪問的，爲了使能全部地址位的尋址能力，必須向鍵盤控制器8082發送一個命令，鍵盤控制器8042會將A20線置於高電位，使所有32條地址線可用，實現訪問4GB內存。開啓A20的具體步驟以下：

　　（1） 等待8042 Input Buffer爲空。

　　（2） 發送Write 8042 Output Port （P2）命令到8042 Input Buffer。

　　（3） 等待8042 Input Buffer爲空。

　　（4） 將8042 Outpput Port （P2）獲得字節的第2位置1,而後寫入8042 Input Buffer。

　　具體實如今bootasm.S文件中：

 　　　　

 

 

3. 初始化全局描述符表：

　　爲了使分段存儲管理機制正常運行，須要創建好段描述符和段描述符表，全局描述符表是一個保存多個段描述符的「數組」，其起始地址保存在全局描述符表寄存器GDTR中。GDTR長48位，其中高32位爲基地址，低16位爲段界限。這裏只須要載入已經靜態存儲在引導區的GDT表和其描述符到GDTR寄存器：

 　　　　

 

4. 進入保護模式：

　　CR0的位0（PE）是啓用保護（Protection Enable）標誌。當設置該位時即開啓了保護模式；當復位時即進入實地址模式。這個標誌僅開啓段級保護，而並無啓用分頁機制。若要啓用分頁機制，那麼PE和PG標誌都要置位。因此這裏須要將cr0的PE位置1：

 　　　　

 

5. 經過長跳轉指令進入保護模式：

 　　　　

 

6. 置位段寄存器，創建堆棧：

 　　　　

 

7. 完成實模式到保護模式的轉換，調用bootmain.c中的bootmain函數：