Assembly 带GDT的汇编程序在保护模式下跳转

为了提高我的低级编程技能，我目前正在使用x86 Assember。目前，我在32位保护模式下的寻址方案中遇到了一个小问题

情况如下：

%ifndef __GDT_INC_INCLUDED__
%define __GDT_INC_INCLUDED__

;*********************************
;* Global Descriptor Table (GDT) *
;*********************************
NULL_DESC:
    dd 0            ; null descriptor
    dd 0

CODE_DESC:
    dw 0xFFFF       ; limit low
    dw 0            ; base low
    db 0            ; base middle
    db 10011010b    ; access
    db 11001111b    ; granularity
    db 0            ; base high

DATA_DESC:
    dw 0xFFFF       ; data descriptor
    dw 0            ; limit low
    db 0            ; base low
    db 10010010b    ; access
    db 11001111b    ; granularity
    db 0            ; base high

gdtr:
    Limit dw 24         ; length of GDT
    Base dd NULL_DESC   ; base of GDT

%endif ;__GDT_INC_INCLUDED__

我在0x7e0加载了一个程序，它将CPU切换到保护模式，并跳转到代码中相应的标签：

[...]
code to switch CPU in Protected Mode
[...]

jmp ProtectedMode


[...]

bits 32

ProtectedMode:
    .halt:
        hlt
        jmp .halt

到目前为止，这一切都很好。“jmp ProtectedMode”工作时不需要显式跳转来清除预取队列—因为此程序加载的偏移量为0（开始时为org 0）—导致代码段指向正确的位置

我现在的问题是，在“ProtectedMode”标签中，我想跳转到另一个在0x8000加载的程序（我用内存转储检查了这个问题，加载函数工作正常，程序正确加载到0x8000）

由于CPU现在处于ProtectedMode而不是RealMode，因此寻址模式不同。ProtectedMode使用描述符选择器查找描述符表中的基址和限制，以添加给定的偏移量并检索物理地址（据我所知）。因此，有必要在进入ProtectedMode之前安装GDT

我的如下所示：

%ifndef __GDT_INC_INCLUDED__
%define __GDT_INC_INCLUDED__

;*********************************
;* Global Descriptor Table (GDT) *
;*********************************
NULL_DESC:
    dd 0            ; null descriptor
    dd 0

CODE_DESC:
    dw 0xFFFF       ; limit low
    dw 0            ; base low
    db 0            ; base middle
    db 10011010b    ; access
    db 11001111b    ; granularity
    db 0            ; base high

DATA_DESC:
    dw 0xFFFF       ; data descriptor
    dw 0            ; limit low
    db 0            ; base low
    db 10010010b    ; access
    db 11001111b    ; granularity
    db 0            ; base high

gdtr:
    Limit dw 24         ; length of GDT
    Base dd NULL_DESC   ; base of GDT

%endif ;__GDT_INC_INCLUDED__

并通过以下方式加载到GDT寄存器：

lgdt [gdtr]

到目前为止我还不明白的是，我现在如何使用GDT跳转到ProtectedMode中的物理地址0x8000

我的第一个想法是选择代码描述符（Code_DESC），它应该指向0x7e00（如果加载了当前程序），并使用到达0x8000（512字节）所需的偏移量，从而生成跳转指令：

jmp CODE_DESC:0x200

但这是行不通的

jmp 0x7e0:0x200 

也不起作用

你知道我在这里遗漏了什么吗？也许我不了解32位ProtectedMode寻址方案中的一些基本内容以及GDT的用法

[编辑]完整代码：

bits 16
org 0                       ; loaded with offset 0000 (phys addr: 0x7e00)

jmp Start

Start:
    xor ax, ax
    mov ax, cs
    mov ds, ax              ; update data segment

    cli                     ; clear interrupts

    lgdt [gdtr]             ; load GDT from GDTR (see gdt_32.inc)

    call OpenA20Gate        ; open the A20 gate 

    call EnablePMode        ; jumps to ProtectedMode

;******************
;* Opens A20 Gate *
;******************
OpenA20Gate:
    in al, 0x93         ; switch A20 gate via fast A20 port 92

    or al, 2            ; set A20 Gate bit 1
    and al, ~1          ; clear INIT_NOW bit
    out 0x92, al

    ret

;**************************
;* Enables Protected Mode *
;**************************
EnablePMode:
    mov eax, cr0
    or eax, 1
    mov cr0, eax

    jmp ProtectedMode ; this works (jumps to label and halts)
    ;jmp (CODE_DESC-NULL_DESC):ProtectedMode ; => does not work
    ;jmp 08h:ProtectedMode , => does not work

;***************
;* data fields *
;*  &includes  *
;***************
%include "gdt_32.inc"

;******************
;* Protected Mode *
;******************
bits 32

ProtectedMode:
    ;here I want to jump to physical addr 0x8000 (elf64 asm program)

    .halt:
        hlt
        jmp .halt

---

有几件事。首先，您当前的代码在技术上没有进入保护模式。通过从GDT加载带有描述符的

cs

，可以进入保护模式。由于无法直接设置

cs

寄存器，因此最简单的方法是使用跳远。将当前跳转替换为：

jmp (CODE_DESC-NULL_DESC):ProtectedMode

其次，代码段的基数是0，而不是0x7e00。如果您查看标有单词“base”的四个字节，它们都是0。你有两个选择。将GDT更改为以0x7e00为基数，或添加指令以更改以0为基数的所有受保护模式代码的加载地址

一旦您完成了这两件事，您就可以使用正常的跳转指令跳转到您的程序。如果您选择保持GDT的原样，您将使用完整地址：

jmp 0x8000

如果选择更改代码段的基址，则需要使用与之相关的地址

jmp 0x200

---

代码中存在多个问题

首先，您的

GDTR.Base

包含

GDT

从代码开始的偏移量，因为您的代码被编译为从地址0开始（因为

org 0

）。基址必须是物理地址，而不是相对地址。注意，如果您保留此

org 0

，则必须将

CS

*16（=0x7e00）添加到

基

其次，由于相同的

org0

，代码中的32位偏移量（在

位32

和

保护模式：

之后）不等于它们对应的物理地址，它们比物理地址小0x7e00。OTOH，GDT中定义的段从物理地址0开始（因为GDT条目的基本部分是0），而不是从0x7e00开始。这意味着当您尝试将这些段与代码/数据一起使用时，您将丢失0x7e00的地址。如果要保留组织0，则GDT中的基址必须设置为0x7e00

或者您可以将

org 0

更改为

org 0x7e00

，然后GDT中的基数应为0。您不需要将GDTR.Base调整0x7e00，0就可以了

这应该起作用：

bits 16
org 0x7e00                  ; loaded at phys addr 0x7e00
                            ; control must be transferred with jmp 0:0x7e00

    xor ax, ax
    mov ds, ax              ; update data segment

    cli                     ; clear interrupts

    lgdt [gdtr]             ; load GDT from GDTR (see gdt_32.inc)

    call OpenA20Gate        ; open the A20 gate 

    call EnablePMode        ; jumps to ProtectedMode

;******************
;* Opens A20 Gate *
;******************
OpenA20Gate:
    in al, 0x93         ; switch A20 gate via fast A20 port 92

    or al, 2            ; set A20 Gate bit 1
    and al, ~1          ; clear INIT_NOW bit
    out 0x92, al

    ret

;**************************
;* Enables Protected Mode *
;**************************
EnablePMode:
    mov eax, cr0
    or eax, 1
    mov cr0, eax

    jmp (CODE_DESC - NULL_DESC) : ProtectedMode

;***************
;* data fields *
;*  &includes  *
;***************
;%include "gdt_32.inc"
;*********************************
;* Global Descriptor Table (GDT) *
;*********************************
NULL_DESC:
    dd 0            ; null descriptor
    dd 0

CODE_DESC:
    dw 0xFFFF       ; limit low
    dw 0            ; base low
    db 0            ; base middle
    db 10011010b    ; access
    db 11001111b    ; granularity
    db 0            ; base high

DATA_DESC:
    dw 0xFFFF       ; limit low
    dw 0            ; base low
    db 0            ; base middle
    db 10010010b    ; access
    db 11001111b    ; granularity
    db 0            ; base high

gdtr:
    Limit dw gdtr - NULL_DESC - 1 ; length of GDT
    Base dd NULL_DESC   ; base of GDT

;******************
;* Protected Mode *
;******************
bits 32

ProtectedMode:
    mov     ax, DATA_DESC - NULL_DESC
    mov     ds, ax ; update data segment

    .halt:
        hlt
        jmp .halt

请注意，段限制等于段大小减1

还有几点。。。使用有效选择器或0加载所有段寄存器。另外，设置堆栈。如果你有垃圾（或者真实模式中的旧值），当你开始玩中断/异常时，你会有更多的崩溃

---

最后，我不知道elf64是什么，但您必须为其他模块处理

org

问题，并确保所有生成的地址都对应于加载地址。如果您打算启用64位模式，则有大量工作要做。我建议暂时不要匆忙进入64位模式，因为你会被相对简单的东西绊倒。

谢谢你的回答。。OK-当使用跳转指令“jmp CODE_DESC:ProtectedMode”时，CPU会出现三重故障并复位（因为这个跳转方向似乎在某个地方跳转）。“jmp ProtectedMode”跳转到正确的标签并停止系统。因为这可能与GDT基本问题相关，所以我将更改GDT并重试。谢谢你的快速回复@ughoavgfhw你的意思是

jmp（code_DESC-NULL_DESC）：ProtectedMode

？@NayukiMinase感谢你捕捉到了这一点，我假设它们已经是偏移量了。嗯，我将“base low”改为0x7e00，跳转指令现在是“jmp（code_DESC-NULL_DESC）：ProtectedMode”。。但这一个仍然崩溃。。。关于GDT的东西有什么我不知道的吗？阅读上面提到的教程并不是真正讨论基础…：|看看当前的实现，我假设（CODE_DESC-NULL_DESC）将给出一个0的段选择器。因为CODE_DESC必须指向08h（null描述符中的2x dd 0）。如果我再次将基数设为0，然后说jmp 08h:ProtectedMode（这相当于您的方式），然后跳转到在0x8000处加载的程序，并使用“jmp 7ff8”（0x8000-08h），则