保护模式

预备知识

线性地址：在保护模式下，寻址方式会产生变化。程序给出的32位地址不再直接解释为物理地址，而是相对于某一个段的偏移量（offset）。真正的物理地址由下式给出：
<center>physical address = linear address = base address + offset</center>
其中的base address是一个32位的地址，对应某个段的基地址；而offset则是程序给出的32位段内偏移量。

48位的逻辑地址（或称虚拟地址）：

48位逻辑地址结构
段表：其中存储好每个段的首地址（base address）、段的长度（limit）等相关信息。
段描述符：段表由一系列连续的段表项构成，其中每个段表项都是一个64位的数据结构称为段描述符。

在这里插入图片描述
段选择符：高13位是一个index，用于指出所访问段的段描述符是段表中的第几项（数组下标）；TI用于指出选择哪一个段描述符表，TI为0时表示选择全局描述符表（GDT），TI为1时表示选择局部描述符表（LDT）。

Alt

汇编指令LGDT

Opcode	Instruction	Description
OF 01/ 2	LGDT m16&32	Load m into GDTR

IF OperandSize = 16
THEN GDTR.Limit:Base ← m16:24 (* 24 bits of base loaded *)
ELSE GDTR.Limit:Base ← m16:32;

~~我觉得是指从当前内存连续取6个字节的数据，其中2个字节的数据存到gdtr的limit里，另外4个字节的数据存到gdtr的base里~~
以上是刚开始如此想的，但是emmm......结果可想而知
正确理解应该是：从当前内存地址cpu.eip处取32位数，这个是一个地址，然后从这个地址开始取48位数，这6个字节的数据，才是将要储存到gdtr寄存器中的数据。
比如，在nemu/src/cpu/instr文件夹中加入lgdt.c文件，内容如下

make_instr_func(lgdt)
{
    OPERAND rel;
    rel.type = OPR_IMM;
    rel.sreg = SREG_CS;
    rel.data_size = 32;
    rel.addr = eip + 2;
    operand_read(&rel);
    
    uint8_t val[6];
    memcpy(&val, hw_mem + rel.val, 6);

    cpu.gdtr.limit = val[0] + (val[1] << 8);
    if(data_size == 16)
        cpu.gdtr.base = val[2] + (val[3] << 8) + (val[4] << 16);
    else
        cpu.gdtr.base = val[2] + (val[3] << 8) + (val[4] << 16) + (val[5] << 24);

    return 1 + 1 + 4;
}

汇编指令LJMP

IF operand type = ptr16:16 or ptr16:32
THEN
IF OperandSize = 16
THEN
CS:IP ← ptr16:16;
EIP ← EIP AND 0000FFFFH; (* clear upper 16 bits )
ELSE ( OperandSize = 32 *)
CS:EIP ← ptr16:32;
FI;
FI;

当开启保护模式后，NEMU中运行的程序访问内存时给出的就不简单是32位的物理地址，而是一个16位的段选择符加上32位的段内偏移量（有效地址）所构成的48位的逻辑地址（或称虚拟地址）。
所以指令ljmp后会跟着6个字节的数据，前2个字节的数据是段选择符（前面已经介绍过了），根据这2个字节的数据，计算出index，然后根据index去寻找段表数组，index是该数组的下标，然后从这个段表项中得到段基地址，另外4个字节的数据是段内偏移量，所以把两个数相加，就是要跳转到的位置。

实现load_sreg()函数

void load_sreg(uint8_t sreg)
{
    SegDesc segDesc;
    memcpy(&segDesc, hw_mem + cpu.gdtr.base + 8 * (cpu.segReg[sreg].index), 8);
    uint32_t base = (segDesc.base_32_24 << 24) + (segDesc.base_23_16 << 16) + segDesc.base_15_0;
    uint32_t limit = (segDesc.limit_19_16 << 16) + segDesc.limit_15_0;
    assert(base == 0);
    assert(limit == 0xfffff);
    assert(segDesc.granularity == 1);
    cpu.segReg[sreg].base = base;
    cpu.segReg[sreg].limit = limit;
}

实验总结

~~历时许久终于做完了，我太难了~~

刚开始对LGDT指令和LJMP指令以及MOV（mov sw, ew与mov (control regsiter) to register）指令的不熟悉，上网上搜了好久没有找到，或者说找到相关的，但是理解不了，所以导致进度一直停滞不前。在一个月黑风高的晚上，闭上眼睛苦思冥想，终于想到了一个，需要花很多时间，但是一定可以做出来的方法，所以从这个想法开始执行到结束，花了不到一天时间，没有执行这个想法之前，停滞了一个多星期没有进展
注意细节，每一个细节都有可能导致Segment fault，要了解所有可能出现Segment fault的地方，并且加上输出（~~愚蠢，输出是最愚蠢的办法，但是，实力如此，没办法~~），然后根据输出去寻找最可能出现错误的地方。
转载自https://blog.csdn.net/qq_43168521/article/details/102579269