GDT加载过程分析

# Bootstrap GDT
.p2align 2                                # force 4 byte alignment 向后移动位置计数器置为4字节的倍数 为了内存对齐
gdt:
  SEG_NULLASM                             # null seg
  SEG_ASM(STA_X|STA_R, 0x0, 0xffffffff)   # code seg 可执行段或可读可执行段
  SEG_ASM(STA_W, 0x0, 0xffffffff)         # data seg 可写但是不可执行段

gdtdesc:
  .word   (gdtdesc - gdt - 1)             # sizeof(gdt) - 1 gdt表的长度，以字节为单位 这里不太懂为什么这样写
  .long   gdt                             # address gdt .long后面的参数为gdt运行时生成的值，即gdt表的地址

在x86中地址为32位即4字节，.p2align 2 就是将位置计数器移动到4字节的倍数，如果已经是4字节的倍数则不会发生变化。全局描述符号的第一段为空段，这是intel的规定。后两个段是数据段和代码段，最大限长为4GB。下图为GDT的结构。

段描述符的定义：

struct segdesc {
  uint lim_15_0 : 16;  // Low bits of segment limit
  uint base_15_0 : 16; // Low bits of segment base address
  uint base_23_16 : 8; // Middle bits of segment base address
  uint type : 4;       // Segment type (see STS_ constants)
  uint s : 1;          // 0 = system, 1 = application
  uint dpl : 2;        // Descriptor Privilege Level
  uint p : 1;          // Present
  uint lim_19_16 : 4;  // High bits of segment limit
  uint avl : 1;        // Unused (available for software use)
  uint rsv1 : 1;       // Reserved
  uint db : 1;         // 0 = 16-bit segment, 1 = 32-bit segment
  uint g : 1;          // Granularity: limit scaled by 4K when set
  uint base_31_24 : 8; // High bits of segment base address
 };

在整个系统中GDT只有一张，GDT可以被放在内存的任何位置，但CPU必须知道GDT的入口，也就是基地址放在哪里，Intel的设计者门提供了一个寄存器GDTR用来存放GDT的入口地址，程序员将GDT设定在内存中某个位置之后，可以通过LGDT指令将GDT的入口地址装入此寄存器，从此以后，CPU就根据此寄存器中的内容作为GDT的入口来访问GDT了。GDTR中存放的是GDT在内存中的基地址和其表长界限。

关于SEG_ASM的定义在ASM.h中

//
// assembler macros to create x86 segments
//
//定义了一个空段描述符
//.word表示就地生成一个字大小的数，.byte就地生成一个字节的数
#define SEG_NULLASM                                             \
        .word 0, 0;                                             \
        .byte 0, 0, 0, 0

//以type，base，lim为参数定义一个段描述符，0xC0=11000000,其中
//第一个1对应于段描述符中的G位，置1表示段界限以4KB为单位
//第二个1对应于段描述符中的D位，置1表示是保护模式下的段描述符
//关于段描述符的格式定义在mmu.h中
// The 0xC0 means the limit is in 4096-byte units
// and (for executable segments) 32-bit mode.
#define SEG_ASM(type,base,lim)                                \
        .word (((lim) >> 12) & 0xffff), ((base) & 0xffff);      \
        .byte (((base) >> 16) & 0xff), (0x90 | (type)),         \
                (0xC0 | (((lim) >> 28) & 0xf)), (((base) >> 24) & 0xff)

#define STA_X     0x8       // Executable segment可执行段
#define STA_E     0x4       // Expand down (non-executable segments)非可执行段
#define STA_C     0x4       // Conforming code segment (executable only)只能执行的段
#define STA_W     0x2       // Writeable (non-executable segments)可写但是不可执行的段
#define STA_R     0x2       // Readable (executable segments)可读可执行的段
#define STA_A     0x1       // Accessed表明描述符是否已被访问，把选择字装入段寄存器时，标记为1

关于这段代码，lgdt指令是将GDT入口地址存到gdtdesc寄存器里，下面三行是修改cr0寄存器的值。gdt在内存中的位置在定义的时候就确定了。

lgdt    gdtdesc
  movl    %cr0, %eax
  orl     $CR0_PE, %eax
  movl    %eax, %cr0

AT&T:https://blog.csdn.net/nancygreen/article/details/14445829

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