6.1、分割處理

6.1.1、bootpack.c拆分

6.1.2、MakeFile整理

使用了一般規(guī)則

%.gas : %.c Makefile$(CC1) -o $*.gas $*.c%.nas : %.gas Makefile$(GAS2NASK) $*.gas $*.nas%.obj : %.nas Makefile$(NASK) $*.nas $*.obj $*.lst

6.1.3、整理頭文件

bootpack.c文件拆分之后，都包含了很多重復(fù)的函數(shù)、結(jié)構(gòu)體和常量的定義。把這些重復(fù)的地方放到文件頭里（bootpack.h）。使用的時候使用include使用。

#include “bootpack.h”

6.2、段描述符結(jié)構(gòu)體

struct SEGMENT_DESCRIPTOR {short limit_low, base_low;char base_mid, access_right;char limit_high, base_high; };void set_segmdesc(struct SEGMENT_DESCRIPTOR *sd, unsigned int limit, int base, int ar) {if (limit > 0xfffff) {ar |= 0x8000; /* G_bit = 1 */limit /= 0x1000;}sd->limit_low = limit & 0xffff;sd->base_low = base & 0xffff;sd->base_mid = (base >> 16) & 0xff;sd->access_right = ar & 0xff;sd->limit_high = ((limit >> 16) & 0x0f) | ((ar >> 8) & 0xf0);sd->base_high = (base >> 24) & 0xff;return; }

set_segmdesc 用來設(shè)置段描述符，段描述符有8字節(jié)，64位。
該函數(shù)主要來設(shè)置：

段的大小

段的起始地址

段的屬性

段的起始地址（base）用32位表示，32位又分為base_low（2字節(jié)），base_mid（1字節(jié)），base_high（1字節(jié)）。這三段的位置在哪？回看第五天。為什么分成這個三段？主要是為了與80286時代兼容。是的286的程序兼容386操作系統(tǒng)。

段上限（limit）。它表示一個段有多少字節(jié)。這里有一個問題出現(xiàn)了，段的最大可達(dá)4GB，需要用32位表示，如果直接放進(jìn)去的話，這個就占段描述符的4字節(jié)，再加上段的起始地址，8字節(jié)就用完了，沒辦法保存其他信息了。因此限制只能使用20位，就是1MB大小，是不是有種回到16位錯覺。這里有一個巧妙的辦法，既不存放32位數(shù)值，又可以擴(kuò)大表示范圍，就是在段屬性里設(shè)置了一個標(biāo)志位——Gbit，這個標(biāo)志位為1是，limit表示的就是page，而不是字節(jié)byte了，在CPU里默認(rèn)頁的大小為4KB，這樣以來，又是4GB空間了。其實(shí)在現(xiàn)代操作系統(tǒng)里，就是把段給屏蔽了，說是分段+分頁，其實(shí)就是分頁

參考文章（知乎：軒轅之風(fēng)）現(xiàn)代操作系統(tǒng)內(nèi)存管理到底是分段還是分頁，段寄存器還有用嗎？

關(guān)于段上限還沒解釋完，limit又分為limit_low（16位）和limit_high（4位）

段屬性（ar或者access_right)，高4位是“擴(kuò)展訪問權(quán)”，低8位才是真正的屬性。具體參考下圖：
這里提一下：D/B 如果等于0，是16位模式，但是不能調(diào)試BIOS，只能執(zhí)行16位程序。

6.3、使用中斷

6.3.1、初始化PIC

使用中斷之前，需要初始化PIC（programmable interrupt controller），就是“可編程中斷控制器”。
CPU在設(shè)計(jì)的時候只能單獨(dú)處理一個中斷，這不夠用，需要使用PIC芯片輔助。PIC是將8個中斷信號（IRQ）集合成一個中斷信號的裝置，如果設(shè)備多于8個，就需要串聯(lián)PIC，分別為主從PIC，串聯(lián)結(jié)構(gòu)為：

PIC 8259A
詳解8259A

隨著PIC的初始化， 會產(chǎn)生一次IRQ7中斷， 如果不對該中斷處理程序執(zhí)行STI ， 操作系統(tǒng)的啟動會失敗。

IMR：中斷屏蔽
ICW2：IRQx通知CPU，通知有中斷后，CPU讓PIC發(fā)送數(shù)據(jù)D0-7，發(fā)送兩字節(jié)數(shù)據(jù)——0xcd 0x?? ，翻譯成機(jī)器碼就是INT n，CPU就會執(zhí)行這個中斷。
IRQ0 - 15 對應(yīng) INT 0x20-2f。

ICW3：主從PIC連接相關(guān)

6.3.2、中斷程序制作

產(chǎn)生中斷之后，就要處理中斷了，開始寫處理中斷的程序吧。

//int.c void inthandler21(int *esp) /* 來自PS/2鍵盤的中斷 */ {struct BOOTINFO *binfo = (struct BOOTINFO *) ADR_BOOTINFO;boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx, COL8_000000, 0, 0, 32 * 8 - 1, 15);putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 0, 0, COL8_FFFFFF, "INT 21 (IRQ-1) : PS/2 keyboard");for (;;) {io_hlt();} }

中斷處理完成之后，需要執(zhí)行IRETD（32位，16位是IRET），還需要保存一些寄存器的值。

_asm_inthandler21:PUSH ESPUSH DSPUSHADMOV EAX,ESPPUSH EAXMOV AX,SSMOV DS,AXMOV ES,AXCALL _inthandler21POP EAXPOPADPOP DSPOP ESIRETD

把中斷處理程序注冊到IDT中，這個操作可以在初始化init_gatedesc函數(shù)中完成

set_gatedesc(idt + 0x21, (int) asm_inthandler21, 2 * 8, AR_INTGATE32);

把a(bǔ)sm_inthandler21注冊在IDT的第0x21號，這樣鍵盤有動作產(chǎn)生，這個中斷程序就會執(zhí)行。
解釋一下第三個參數(shù)2x8：
第三個參數(shù)是設(shè)置段選擇子的。
2是選擇2號段，乘以8是為了左移三位。段選擇子中，最后三位是TI和RPL。

看一下2號段：

set_segmdesc(gdt + 2, LIMIT_BOTPAK, ADR_BOTPAK, AR_CODE32_ER);

理思路：
1、中斷代碼注冊到中斷描述符表
2、發(fā)生鍵盤中斷，會去找0x21中斷
3、如果權(quán)限檢查通過，cs裝入中斷門描述符指定的段選擇子，EIP裝入目標(biāo)代碼偏移（asm_inthandler21）
段選擇子選的是2號段（0x280000），通過asmhead.nas代碼就把bootpack.h的內(nèi)容裝到這個段，bootpack是ORG 0開始的，所以bootpack在這個段中偏移為0的位置開始裝載，函數(shù)地址為偏移地址（目標(biāo)代碼段偏移）。所以：cs指向2號段，EIP指向段內(nèi)的偏移代碼，開始執(zhí)行中斷程序。

補(bǔ)充：
權(quán)限通過：
1、發(fā)生中斷后，中斷門描述符中的段選擇子的 后兩位CPL（RPL），如果小于中斷門描述符的DPL，并且大于等于中斷門描述符所指向段描述符的DPL，就指向段描述符的DPL（意思就是，當(dāng)前CPL權(quán)限不夠，需要提升權(quán)限，使得能夠把代碼調(diào)入段中執(zhí)行，相應(yīng)中斷）。
緊接著，如果CPL等于段描述符的DPL，則是同級權(quán)限，不做棧切換，反之（小于），需要棧切換。如果進(jìn)行棧切換，還需要從 TSS 中加載具體權(quán)限的 SS、ESP，當(dāng)然也要對 SS 中段選擇子指向的段描述符進(jìn)行檢查。
操作系統(tǒng) TSS

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的第6天：分割处理与中断处理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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