首先來段題外話：之前我發現我貼出的代碼都沒有行號，給講解帶來不便。所以從現在起，我要給代碼加上行號。我寫博客用的這個插入代碼的插件，確實不支持自動插入行號。我真的沒有找到什么好方法，無奈之下，只能按照網友的說法，在VIM中給每行代碼加上行號，然后再貼出來。 在VIM中每一行都添加上行號的方法是： :%s/^/\=line(".")/ 對，只要執行這個命令就可以了。至于為什么這樣寫，可以參考我的另一篇博文 《在VIM中添加行號的方法》[http://blog.csdn.net/longintchar/article/details/50569851](http://blog.csdn.net/longintchar/article/details/50569851) ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? 我們接著上篇博文 [進入保護模式（一）——《x86匯編語言：從實模式到保護模式》讀書筆記12](http://blog.csdn.net/longintchar/article/details/50513772) 說。 ? ### （五）設置PE位 ~~~ 44 cli ;保護模式下中斷機制尚未建立，應 45 ;禁止中斷 46 mov eax,cr0 47 or eax,1 48 mov cr0,eax ;設置PE位 ~~~ 第44行，用于關中斷。因為保護模式下的中斷和實模式不同，所以原來的中斷向量表不再適用，BIOS中斷也不能再用，因為它們都是實模式下的代碼。在重新配置保護模式下的中斷環境之前，我們必須關中斷。 CR0是處理器內部的一個控制寄存器，也是32位的（如下圖，圖片來自趙炯的《Linux內核完全剖析》）。 它的bit0是保護模式允許位（Protection Enable，PE）。當PE=1時，則處理器進入保護模式。 [](http://img.blog.csdn.net/20160116204449463) 第46~48用于設置CR0的bit0為1. ### （六）關于段寄存器 我們知道，32位模式下，段寄存器有CS,DS,ES,SS,FS,GS. 這些段寄存器每個都分為2個部分，一個是16位的可見部分，一個是隱藏部分，稱為描述符高速緩存器，用來存放段的線性基地址、段界限和段屬性。如下圖： [](http://img.blog.csdn.net/20160116204457964) ### 1.實模式下的內存訪問 在32位處理器上的實模式下，假如執行下面的代碼。 ~~~ mov cx,0x2000 mov ds,cx mov [0xc0],al ~~~ CPU在把0x2000傳送到DS的同時，還會把0x2000左移4位（0x20000）,傳送到DS描述符高速緩存寄存器（段基地址部分僅低20位有效，高12位全部是0）。此后，只要不改變DS的內容，那么每次訪問內存都直接使用DS描述符高速緩存寄存器的內容作為段地址。 ### 2.保護模式下的內存訪問 在保護模式下，實模式的6個段寄存器叫做“段選擇器”。盡管在訪問內存的時候也要指定一個段，但是傳送到段選擇器的內容不是邏輯段地址，而是**段選擇子（也叫段選擇符）**。 如下圖（圖片來自趙炯的《Linux內核完全剖析》）所示，段選擇子由三部分組成。 - 請求特權級RPL（Requested Privilege Level）：提供了段保護信息，我們以后會學習。現在只需設置為00即可。 - 表指示標志TI（Table Index）：TI=0時，表示描述符在GDT中；TI=1時，表示描述符在LDT（我們以后會學習）中。 - 索引值（Index）：描述符在GDT或者LDT中的索引項號。 [](http://img.blog.csdn.net/20160116204500249) 為了說明保護模式下的內存訪問，我們回到代碼。 ~~~ 56 mov cx,00000000000_10_000B ;加載數據段選擇子(0x10) 57 mov ds,cx 58 59 ;以下在屏幕上顯示"Protect mode OK." 60 mov byte [0x00],'P' 61 mov byte [0x02],'r' 62 mov byte [0x04],'o' 63 mov byte [0x06],'t' 64 mov byte [0x08],'e' 65 mov byte [0x0a],'c' 66 mov byte [0x0c],'t' ~~~ 第56、57行，將段選擇子10000b傳到段選擇器DS中，從段選擇子可以看出，RPL=0；TI=0（表示GDT）；索引號為2； 當處理器執行任何改變段選擇器的指令時（比如mov、jmp far、call far、iret、retf等），就將指令中提供的索引號*8作為偏移地址，同GDTR寄存器中的線性基地址相加，然后訪問GDT。如果沒有什么問題（比如超過了GDT的界限），就把找到的描述符加載到不可見的描述符高速緩存寄存器。此后，每當有訪問內存的指令時，就不再訪問GDT中的描述符，而是直接使用段寄存器的描述符高速緩存寄存器。 結合代碼來說，第57行，處理器把2*8（=16）作為偏移地址，同GDTR的內容（內容為0x00007e00）相加，得到0x0000_7e16，根據這個地址找到描述符（就是我們之前創建的#2描述符） ~~~ 27 ;創建#2描述符，保護模式下的數據段描述符（文本模式下的顯示緩沖區） 28 mov dword [bx+0x10],0x8000ffff 29 mov dword [bx+0x14],0x0040920b ~~~ 然后，把這個描述符加載到高速緩存寄存器（包括線性基地址0x000b8000，段界限，段屬性）。 第60行，執行這條指令時，處理器用DS描述符高速緩存寄存器中的線性基地址（0x000b8000，文本模式的顯存起始地址）加上指令中的偏移量0x00，形成32位的物理地址0x000b8000，并將字符‘P’寫入該處。 不僅僅是訪問數據段，處理器訪問代碼段取指令的時候，也是采用相同的方法。假設CS描述符高速緩存寄存器已經裝載了正確的32位線性基地址，那么處理器取指令的時候，會使用CS描述符高速緩存寄存器中的32位線性基地址加上EIP中的偏移量，構成32位的物理地址，根據這個物理地址從內存中取得指令。 ### （七）清空流水線并串行化處理器 正如前文所述，即使在實模式下，段寄存器的高速緩存寄存器也被用于訪問內存。當處理器進入保護模式后，高速緩存寄存器的內容依然殘留，但是這些內容在保護模式下是無效的。因此，比較安全的做法是盡快刷新段選擇器，包括描述符高速緩存寄存器。 另外，在進入保護模式之前，很多指令已經進入了流水線。因為處理器工作在實模式下，所以它們都是按照16位操作數和地址長度進行譯碼的，即使是那些用bits32編譯的指令，為了防止執行結果不正確，所以必須清空流水線。還用，那些通過亂序執行得到的中間結果也是無效的，所以必須清理掉，讓處理器串化執行。 為了達到上述目的，我們可以采用遠轉移指令jmp或者遠過程調用指令call。遇到這類指令，處理器一般會清空流水線并且串化執行；另一方面，遠轉移會重新加載CS，并刷新描述符高速緩存寄存器的內容。所以，強烈建議在設置了PE位后，立刻用jmp或者call轉移到當前指令流的下一條指令上。 于是代碼中有： ~~~ 50 ;以下進入保護模式... ... 51 jmp dword 0x0008:flush ;16位的描述符選擇子：32位偏移 52 ;清流水線并串行化處理器 53 [bits 32] 54 55 flush: 56 mov cx,00000000000_10_000B ;加載數據段選擇子(0x10) 57 mov ds,cx ~~~ 第51行，是一條遠轉移指令。如果你忘記了jmp的用法，沒有關系，可以參考我的另一篇博文[8086處理器的無條件轉移指令——《x86匯編語言：從實模式到保護模式》讀書筆記13](http://blog.csdn.net/longintchar/article/details/50529164)。 這條指令和位于它前面的指令一樣，是默認用[bits 16]編譯的。但是因為使用了關鍵字dword（注意：這里的dword是修飾偏移地址flush的），所以編譯后的偏移地址是32位的。 如果51行這樣寫： ~~~ 51 jmp 0x0008:flush ;16位的描述符選擇子：16位偏移 ~~~ 這樣寫是不嚴謹的。因為這樣編譯出來的目標地址是16位的。如果flush代表的地址是0x12345678，那么編譯后會被截斷成為0x5678，這顯然是錯的。所以這個跳轉一定要加dword. 注意：因為設置了PE位，所以現在已經處于保護模式下了。所以處理器會把第一個操作數（0x0008）理解為段選擇子，而不是是模式下的邏輯段基址。當51行的指令執行時，處理器會把選擇子0x0008（索引號為1，TI=0，RPL=00）加載到CS，并把#1描述符（定義了一個代碼段，基地址是0x7c00，段界限是0x1ff，長度為0x200）加載到CS描述符高速緩存寄存器中。所以程序會轉移到基地址為0x0000_7c00的代碼段內的某個位置執行。這個位置取決于偏移地址。偏移地址就是標號flush的匯編地址（因為指定了dword，所以編譯后是32位的），處理器會用這個32位的數值來代替EIP的原有內容。于是，程序就轉移到flush處了。 第53行，使用了偽指令[bits 32]，從這以后，指令是按照32位編譯的。因為指令執行到這里的時候，已經真真正正地進入了保護模式了。 ### （八）進入保護模式的主要步驟 我們總結一下進入保護模式的主要步驟： 1.安裝段描述符，構造GDT 2.用lgdt指令加載GDTR 3.打開A20 4.設置CR0的PE位為1 5.跳轉，真正進入保護保護模式。 ### （九）在屏幕上顯示字符 ~~~ 55 flush: 56 mov cx,00000000000_10_000B ;加載數據段選擇子(0x10) 57 mov ds,cx 58 59 ;以下在屏幕上顯示"Protect mode OK." 60 mov byte [0x00],'P' 61 mov byte [0x02],'r' 62 mov byte [0x04],'o' 63 mov byte [0x06],'t' 64 mov byte [0x08],'e' 65 mov byte [0x0a],'c' 66 mov byte [0x0c],'t' 67 mov byte [0x0e],' ' 68 mov byte [0x10],'m' 69 mov byte [0x12],'o' 70 mov byte [0x14],'d' 71 mov byte [0x16],'e' 72 mov byte [0x18],' ' 73 mov byte [0x1a],'O' 74 mov byte [0x1c],'K' ~~~ 56、57行，前文已經說過，令DS指向文本模式的顯示緩沖區。 60~74行，就是在屏幕左上角顯示"Protect mode OK." 需要說明的是：不管是實模式還是保護模式，外圍設備是不受影響的。 最后注意一點： 保護模式下，不允許使用mov指令改變段寄存器CS的內容。比如 mov cs,ax 這樣寫是不對的。這樣做會導致處理器產生一個無效操作碼的異常中斷。