保护模式问题（LDT和自定义段基址的段的冲突问题）

张国祥 · 发表于 2013-1-7 21:05:42

本帖最后由张国祥于 2013-1-7 21:13 编辑

%include "pm.inc"
org 0100h
jmp start
[SECTION .gdt]
GDT_DESC: Descriptor 0,0,0
NORMAL_DESC: Descriptor 0,0ffffh,DA_DRW
RETURN_16_DESC: Descriptor 0,0ffffh,DA_C
MAIN_DESC: Descriptor 0,mainlen-1,DA_C+DA_32
DISP_DESC: Descriptor 0b8000h,0ffffh,DA_DRW
STK_DESC: Descriptor 0,TopOfStk+1,DA_DRW+DA_32
DATA_DESC: Descriptor 0,datalen-1,DA_DRW
LDT_DESC: Descriptor 0,ldtlen-1,DA_LDT
TEST_DESC: Descriptor 500000h,0ffffh,DA_DRW
;test和ldt两个描述符是不是不能共存
gdtlim equ $-$-1
;注意长度和界限的区别
dd 0
SEL_NORMAL EQU NORMAL_DESC-GDT_DESC
SEL_RETURN_16 EQU RETURN_16_DESC-GDT_DESC
SEL_MAIN EQU MAIN_DESC-GDT_DESC
SEL_DISP EQU DISP_DESC-GDT_DESC
SEL_STK EQU STK_DESC-GDT_DESC
SEL_DATA EQU DATA_DESC-GDT_DESC
SEL_LDT EQU LDT_DESC-GDT_DESC
SEL_TEST EQU TEST_DESC-GDT_DESC
[SECTION .ldt]
ldt:
L_CODE_DESC: Descriptor 0,lcodelen-1,DA_C+DA_32
ldtlen equ $-$
SEL_L_CODE EQU L_CODE_DESC-ldt+SA_TIL
[SECTION .lcode]
[BITS 32]
lcode:
mov edi,160*0+2*40
mov ah,0ah
mov al,'L'
mov [gs:edi],ax
jmp SEL_RETURN_16:0
lcodelen equ $-$
[SECTION .data1]
data:
RMSPValue dw 0
pmmsg: db 'Protect Mode!',0
pmmsgost equ pmmsg-$
datalen equ $-$
[SECTION .stk]
stk:
times 512 db 0
TopOfStk equ $-$-2
[SECTION .start]
[BITS 16]
start:
mov ax,cs
mov ds,ax
mov es,ax
mov ss,ax
mov sp,0100h
mov [GoToReal+3],ax
mov [RMSPValue],sp
;初始化
movzx eax,ax
shl eax,4
add eax,main
mov word [MAIN_DESC+2],ax
shr eax,16
mov byte [MAIN_DESC+4],al
mov byte [MAIN_DESC+7],ah
mov ax,ds
movzx eax,ax
shl eax,4
add eax,data
mov word [DATA_DESC+2],ax
shr eax,16
mov byte [DATA_DESC+4],al
mov byte [DATA_DESC+7],ah
mov ax,ds
movzx eax,ax
shl eax,4
add eax,return16
mov word [RETURN_16_DESC+2],ax
shr eax,16
mov byte [RETURN_16_DESC+4],al
mov byte [RETURN_16_DESC+7],ah
mov ax,ds
movzx eax,ax
shl eax,4
add eax,ldt
mov word [LDT_DESC+2],ax
shr eax,16
mov byte [LDT_DESC+4],al
mov byte [LDT_DESC+7],ah
mov ax,cs
movzx eax,ax
shl eax,4
add eax,lcode
mov word [L_CODE_DESC+2],ax
shr eax,16
mov byte [L_CODE_DESC+4],al
mov byte [L_CODE_DESC+7],ah
mov ax,ss
movzx eax,ax
shl eax,4
add eax,stk
mov word [STK_DESC+2],ax
shr eax,16
mov byte [STK_DESC+4],al
mov byte [STK_DESC+7],ah
mov ax,ds
movzx eax,ax
shl eax,4
add eax,GDT_DESC
mov dword [gdtlim+2],eax
lgdt [gdtlim]
cli
in al,92h
or al,00000010b
out 92h,al
mov eax,cr0
or al,1
mov cr0,eax
jmp dword SEL_MAIN:0
real:
mov ax,cs
mov ds,ax
mov es,ax
mov ss,ax
mov sp,[RMSPValue]
in al, 92h
and al, 11111101b
out 92h, al
sti
mov ax, 4c00h
int 21h
[SECTION .s16]
[BITS 16]
return16:
mov ax,SEL_NORMAL
mov ds,ax
mov es,ax
mov ss,ax
mov fs,ax
mov gs,ax
mov eax, cr0
and al, 11111110b
mov cr0, eax
GoToReal:
jmp 0:real
[SECTION .main]
[BITS 32]
main:
mov ax,SEL_DISP
mov gs,ax
mov ax,SEL_DATA
mov ds,ax
mov ax,SEL_TEST
mov es,ax
mov ax,SEL_STK
mov ss,ax
mov sp,TopOfStk
mov ah,0ah
mov esi,pmmsgost
mov edi,0
cld
.1:
lodsb
cmp al,0
je .2
mov [gs:edi],ax
add edi,2
jmp .1
.2:
jmp SEL_RETURN_16:0
mov ax,SEL_LDT
lldt ax
call SEL_L_CODE:0
mainlen equ $-$

复制代码

很诡异，是不是LDT描述符和TEST描述符不能共存，一运行就崩溃

李忠 · 发表于 2013-1-7 21:05:43

问题的根本原因是这一句：

gdtlim equ $-$-1

复制代码

把这里的“equ”改成“dw”就Okay了。

下面来具体分析一下，特别是奇偶描述符个数导致有时成功/失败的原因。

首先，lgdt指令的操作数需要一个指向6字节内存区域的指针。在你的程序中，是这样做的：

lgdt [gdtlim]

复制代码

遗憾的是，gdtlim是一个常数 $-$$-1，所以，DS:[gdtlim]不会在你指定的位置（GDT表的后面）。

那么，它在哪里呢？
注意，这是一个.COM文件，段寄存器DS指向程序段前缀PSP。因此，gdtlim如果不太大的话，它正好指向PSP内部。在你这个例子中，它正好位于一个非常特殊的位置，即，全零数据和非零数据的交汇处。
在这种情况下，如果描述符

q: Descriptor 0,0,0 ;一旦注释此行，就会出问题

复制代码

没有注释掉，那么gdtlim的数值会随着GDT表的尺寸增大而变大，而且正好使那6个字节中的前两个字节（GDT尺寸）为非零。所以，程序能正常工作。但是，不要得意，此时的GDT的界限值并不是正确的，而是非常大（我做过实验），只是因为非零，所以没有导致程序出错。
然而，如果注释掉那一行，那么，那么gdtlim的数值会随着GDT表的尺寸减小而变小，这正好导致那6个字节中的前两个字节（GDT尺寸）为零（因为PSP中那个地方原本就是0）。此时，执行lgdt指令后，GDT的界限值为0，进入保护模式时出现异常。
无注释时进入保护模式前的段寄存器.png

张国祥 · 发表于 2013-1-8 13:21:42

:dizzy:场外求助啊

o70078 · 发表于 2013-1-8 21:30:01

是数量问题撒,换下GDT描述符数量即可- -

wybmagic · 发表于 2013-1-9 19:19:40

看于渊的书呢？

张国祥 · 发表于 2013-1-10 12:23:55

wybmagic 发表于 2013-1-9 19:19

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看于渊的书呢？

没错，你会吗？:Q这问题太诡异了

张国祥 · 发表于 2013-1-11 18:54:41

:dizzy:啊啊，求解答，或是有什么好资料推荐也好啊- -来个人吧

张国祥 · 发表于 2013-1-11 18:55:34

o70078 发表于 2013-1-8 21:30

登录/注册后可看大图

是数量问题撒,换下GDT描述符数量即可- -

没有任何资料表示描述符数量有限制啊

李忠 · 发表于 2013-1-11 20:24:39

和描述符的数量与类型没有关系。具体是出现什么问题，描述一下。

张国祥 · 发表于 2013-1-11 23:32:52

本帖最后由张国祥于 2013-1-11 23:37 编辑

李忠发表于 2013-1-11 20:24

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和描述符的数量与类型没有关系。具体是出现什么问题，描述一下。

经过我的测试，我手动指定一个固定段基址的描述符（比如5MB处）和LDT描述符同时存在时就会引发错误，但有个神奇的地方就在于如果我再加一个空描述符在GDT内，反而不会出错，
如果再加一条，又会出错，也就是说GDT内的描述符个数为奇数时就会出错（包括首个空描述符）。
我留个源码吧，麻烦帮忙看下，谢谢。

code.zip (4.63 KB, 下载次数: 3) ,zip包含pm.inc和ldt-5m.asm两个文件

李忠 · 发表于 2013-1-12 12:39:57

总有个出错位置和出错信息吧，告诉我吧。

李忠 · 发表于 2013-1-12 12:41:32

全是宏、EQU常量，还是COM，有点晕，你告诉我出错位置我好缩小范围。

张国祥 · 发表于 2013-1-12 14:27:30

李忠发表于 2013-1-12 12:41

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全是宏、EQU常量，还是COM，有点晕，你告诉我出错位置我好缩小范围。

我没找到好的工具调试com，不过真的没有出错信息，不论是用dosbox还是虚拟机下的dos，都是直接卡住

张国祥 · 发表于 2013-1-12 14:29:09

李忠发表于 2013-1-12 12:41

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全是宏、EQU常量，还是COM，有点晕，你告诉我出错位置我好缩小范围。

出错位置就是gdt下的最后一个描述符，注释掉就会出错

李忠 · 发表于 2013-1-12 17:43:02

问题的原因已经找到了。

李忠 · 发表于 2013-1-12 17:47:00

等朕整理一下，今晚告诉你哈。

李忠 · 发表于 2013-1-12 19:38:06

注意上面那幅图，这是在执行

jmp dword SEL_MAIN:0

复制代码

指令前，段寄存器（包括GDTR）的内容（未加注释，程序可以正常执行的情况下）。
可以看到，DS=0xc4b0，GDT表的基地址是0xc5b4，GDT界限为0xcd00

李忠 · 发表于 2013-1-12 21:42:17

这是gdtlim所指向的PSP内存区域映像：
无注释时进入保护模式前的PSP状态.png

注意，图中，00c5b4是你的程序写入的GDT基地址，cd00是PSP原有的内容，被误用作GDT界限值。

张国祥 · 发表于 2013-1-12 21:43:43

李忠发表于 2013-1-12 19:38

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注意上面那幅图，这是在执行指令前，段寄存器（包括GDTR）的内容（未加注释，程序可以正常执行的情况下）。 ...

{:7_157:}谢谢李老师，了解dw和equ的区别了，equ仅仅是人方便记忆和计算，，并不占用实际空间，导致lgdt实际取址时的错误。

张国祥 · 发表于 2013-1-12 21:48:49

李忠发表于 2013-1-12 21:42

登录/注册后可看大图

这是gdtlim所指向的PSP内存区域映像：

注意，图中，00c5b4是你的程序写入的GDT基地址，cd00是PSP原有的内 ...

OK，了解，Bochs我还没怎么用过，我现在所学看的都是于渊老师那本书的。似乎其它适合基础较低的书很少。

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