Linux-0.00 代码解析（三）
6. 安装中断门和陷阱门
# setup timer & system call interrupt descriptors.movl $0x00080000, %eax movw $timer_interrupt, %axmovw $0x8E00, %dxmovl $0x08, %ecx # The PC default timer int.lea idt(,%ecx,8), %esimovl %eax,(%esi) movl %edx,4(%esi)movw $system_interrupt, %axmovw $0xef00, %dxmovl $0x80, %ecxlea idt(,%ecx,8), %esimovl %eax,(%esi) movl %edx,4(%esi)中断门的格式是：
代码中edx是高32位，eax是低32位
movl $0x00080000, %eax 代码段的选择子就绪
movw $timer_interrupt, %ax 偏移15..0就绪
movw $0x8E00, %dx edx的低16位就绪
我的疑问是：edx的高16位呢？
movl $0x08, %ecx
从表格中可以看出BIOS把8253的中断号设置为8.
lea idt(,%ecx,8), %esi
esi = idt + ecx * 8，计算出第8个中断门的位置，乘以8是因为一个中断门描述符占8字节。
movl %eax,(%esi)
movl %edx,4(%esi) # 安装中断门此中断门用于切换任务，每隔10ms切换一次。
中断门timer_interrupt的代码是：
timer_interrupt:push %dspushl %eaxmovl $0x10, %eax # 0x10是内核数据段的选择子mov %ax, %dsmovb $0x20, %aloutb %al, $0x20 # 向8259发送中断结束(EOI)命令，端口是0x20, 命令字是0x20,不用深究movl $1, %eax # eax=1cmpl %eax, currentje 1f #相等跳转到1处movl %eax, current # current = 1ljmp $TSS1_SEL, $0 #切换到任务1jmp 2f
1: movl $0, current #切换到任务0ljmp $TSS0_SEL, $0
2: popl %eaxpop %dsiretljmp $TSS1_SEL, $0
当处理器执行这条指令时，首先用指令中给出的段选择子访问GDT或LDT（这里是GDT），分析它的描述符类型，这里发现是TSS描述符，于是执行任务切换，指令中的偏移量（这里是0）被忽略。
下面是安装陷阱门。
陷阱门的格式是：
movw $system_interrupt, %ax eax的低16位就绪,高16位在上面已经设置成了代码段的选择子
movw $0xef00, %dx DPL=3 的陷阱门
疑问：edx的高16位呢？
movl $0x80, %ecx 系统调用向量号是0x80，这个0x80应该是作者指定的
lea idt(,%ecx,8), %esi #这三句同上，不赘述 movl %eax,(%esi) movl %edx,4(%esi)这个陷阱门其实是一个系统调用，用AL传参，把AL代表的字符打印到屏幕上。其内部调用了内核过程write_char
system_interrupt: # 0x80系统调用，把AL中的字符打印到屏幕上push %dspushl %edxpushl %ecxpushl %ebxpushl %eaxmovl $0x10, %edxmov %dx, %ds #以上两句是否可以不要？？call write_charpopl %eaxpopl %ebxpopl %ecxpopl %edxpop %dsiret7. 开始执行任务0
# Move to user mode (task 0)pushflandl $0xffffbfff, (%esp)popflmovl $TSS0_SEL, %eaxltr %axmovl $LDT0_SEL, %eaxlldt %ax movl $0, currentstipushl $0x17pushl $init_stackpushflpushl $0x0fpushl $task0iret上面这段代码要想说清楚，就说来话长了。
pushfl #把EFLAGS入栈andl $0xffffbfff, (%esp) #设NT=0popfl #加载EFLAGS上面三行是为了使EFLAGS的NT位=0；为什么要这样做呢？因为后面要用iret指令返回，当返回的时候，如果NT=1，表示返回到前一个任务，而这种情况不是我们想要的。
movl $TSS0_SEL, %eax #TSS0_SEL是任务0的TSS选择子ltr %ax以上两行是把任务0的TSS选择子装入任务寄存器TR；
LTR指令的格式是
ltr r/m16
操作数是16位的通用寄存器或者是指向16位单元的内存地址。TSS选择子是16位的，所以没有用eax，而用ax； LLDT指令用法类似。
movl $LDT0_SEL, %eaxlldt %ax #把任务0的LDT段选择子装入LDTR（局部描述符表寄存器）movl $0, current #表示当前运行的是任务0sti #开中断7.1 中断处理过程
咱们先复习一下异常或中断的处理过程。
当目标代码段描述符的DPL（可以用门描述符中的段选择子，从GDT或LDT中找到）在数值上<=CPL（当前特权级）时，才允许将控制转移到中断或异常处理程序。
如果 DPL < CPL，将发生栈切换。栈切换的过程：
（1）根据DPL，从当前任务的TSS中取得对应的SS和ESP，作为中断或异常处理过程使用的SS和ESP（新栈）。
（2）处理器把旧栈的选择子和栈指针压入新栈。
（3）把EFLAGS、CS、EIP压入新栈。
（4）对于有错误码的异常，还要把错误代码压入新栈（我们模拟返回的时候没有错误码）。
有了上面的铺垫，我们可以继续看代码了。
pushl $0x17 #把任务0的局部空间数据段（也是栈段）选择子入栈pushl $init_stack #把任务0的ESP入栈pushfl #把EFLAGS入栈pushl $0x0f #把任务0的代码段选择子入栈pushl $task0 #把任务0的EIP入栈iret #环境已经设置完毕，这里模拟从中断返回，返回后开始执行任务0，其特权级为37.2 中断返回过程
先不管后面的操作数是怎么来的，总之压栈该压什么，顺序是什么我们理解了。接下来看看IRET指令。这个指令的含义，我首先看了Intel指令集手册，感觉说得很复杂，某些地方还有歧义。我不甘心，又搜了很多网上的资料，没有一个令我满意。最后，我打算用AMD的解释，因为很简明：
IRET, Less Privilege. If an IRET changes privilege levels, the return program must be at a lower privilege than the interrupt handler. The IRET in this case causes a stack switch to occur:
- The return pointer is popped off of the stack, loading both the CS register and EIP register with the saved values. The return code-segment RPL is read by the processor from the CS value stored on the stack to determine that a lower-privilege control transfer is occurring.
- The saved EFLAGS image is popped off of the stack and loaded into the EFLAGS register.
- The return-program stack pointer is popped off of the stack, loading both the SS register and ESP register with the saved values.
- Control is transferred to the return program at the target CS:EIP.
说到这里，文件head.s的主体就完了。
8. 任务0的LDT
ldt0: .quad 0x0000000000000000.quad 0x00c0fa00000003ff # 0x0f.quad 0x00c0f200000003ff # 0x17任务0的局部描述符表分析如下：
| 索引号 | 描述符类型 | 基地址 | 段界限 | 粒度 | P | DPL | 备注 | 选择子 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 空描述符 | - | - | - | - | - | - | - |
| 1 | 代码段 | 0 | 0X3FF | 4KB | 1 | 3 | 代码段，非一致性，可读 | 0x0F |
| 2 | 数据段 | 0 | 0X3FF | 4KB | 1 | 3 | 数据段，向上扩展，可写 | 0x17 |
为了少耗费点脑细胞，我写了一个C语言的小程序，专门用来分析各种类型的段描述符，拿走不谢。
http://blog.csdn.net/longintchar/article/details/78881396
运行截图如下：
9. 任务0的TSS
tss0: .long 0 /* back link */.long krn_stk0, 0x10 /* esp0, ss0*/.long 0, 0, 0, 0, 0 /* esp1, ss1, esp2, ss2, cr3 */.long 0, 0, 0, 0, 0 /* eip, eflags, eax, ecx, edx */.long 0, 0, 0, 0, 0 /* ebx esp, ebp, esi, edi */.long 0, 0, 0, 0, 0, 0 /* es, cs, ss, ds, fs, gs */.long LDT0_SEL, 0x8000000 /* ldt, trace bitmap */.fill 128,4,0
krn_stk0:以上填0的字段就不分析了，我们重点看看非0字段。
krn_stk0是ESP0，就在代码的最后一行。
0x10是内核数据段的选择子。
LDT0_SEL是任务0的LDT的选择子，数值上 = 0x28，在GDT中有定义。
复习一下，GDT中的描述符。
| 索引号 | 选择子 | 描述符类型 | 基地址 | 段界限 | 粒度 | P | DPL | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0x08 | 代码段 | 0 | 0X7FF | 4KB | 1 | 0 | 内核代码段，非一致性，可读 |
| 2 | 0x10 | 数据段 | 0 | 0X7FF | 4KB | 1 | 0 | 内核数据段，向上扩展，可写 |
| 3 | 0x18 | 数据段 | 0XB8000 | 0X2 | 4KB | 1 | 0 | 内核显存段，向上扩展，可写 |
| 4 | 0x20 | TSS段 |
tss0
|
0X68 | 1B | 1 | 3 | 任务0的TSS段，不忙 |
| 5 | 0x28 | LDT段 |
ldt0
|
0X40 | 1B | 1 | 3 | 任务0的LDT描述符 |
| 6 | 0x30 | TSS段 |
tss1
|
0X68 | 1B | 1 | 3 | 任务1的TSS段，不忙 |
| 7 | 0x38 | LDT段 |
ldt1
|
0X40 | 1B | 1 | 3 | 任务1的LDT描述符 |
0x8000000是I/O许可位串。如果这个值大于或者等于TSS的段界限（在TSS描述符中），则表明没有I/O许可位串。因为TSS的段界限是0x68，所以表示没有许可位串。
10. 任务1的TSS
tss1: .long 0 /* back link */.long krn_stk1, 0x10 /* esp0, ss0 */.long 0, 0, 0, 0, 0 /* esp1, ss1, esp2, ss2, cr3 */.long task1, 0x200 /* eip, eflags */.long 0, 0, 0, 0 /* eax, ecx, edx, ebx */.long usr_stk1, 0, 0, 0 /* esp, ebp, esi, edi */.long 0x17,0x0f,0x17,0x17,0x17,0x17 /* es, cs, ss, ds, fs, gs */.long LDT1_SEL, 0x8000000 /* ldt, trace bitmap */.fill 128,4,0
krn_stk1:和任务0相比，任务1的TSS有几点不同。
（1）. eip和eflags不是0，而是task1和0x200，task1是任务1代码的入口点，当任务0首次被时钟中断打断时，将会切换到任务1，这时CPU把tss1作为任务1的EIP初始值。同理，0x200作为任务1的eflags初始值。为什么eflags初始值是0x200呢？根据下图，可以知道eflags中IF为1，表示允许中断。必须要允许中断，因为任务切换靠中断实现。
【System Flags in the EFLAGS Register】
（2）. 任务0的esp=0，ss=0，任务1的esp=usr_stk1，ss=0x17。这是因为TSS中的esp和ss对应的特权级别是3，任务0的esp、ss的初始值通过iret指令从栈中获取，而任务1的要从TSS中获取。
（3）. 任务0的es,cs,ds,fs,gs都为0，任务1的es=ds=fs=gs=0x17，cs=0x0f，道理同上，任务0的cs初始值从栈中获得，任务1的所有段寄存器的初始值都从TSS中获得。
下图是32位任务状态段（TSS）的格式，贴出来方便复习。
11. 任务0的代码段
task0:movl $0x17, %eax #0x17是任务0的数据段的选择子movw %ax, %ds #因为任务0没有用到局部数据段，所以这两句可以不要movb $65, %al # print 'A' int $0x80 # 系统调用movl $0xfff, %ecx
1: loop 1b # 为了延时jmp task0 # 死循环任务1的代码段类似，不再赘述。
用了3篇博文，基本把代码说完了。下篇文章打算修改几个地方并做实验。
【未完待续】
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