Переключение режимов: инициализация системы управления памятью

С учётом существования дескрипторов сегментов и GDT, можно усложнить процедуру переключения режимов, немного приближаясь к эталону и, соответственно, получая больше возможностей.

Переключение из реального режима в защищённый:

1. Запретить маскируемые и немаскируемые прерывания.

2. Инициализировать GDT и загрузить её адрес в GDTR.

3. Установить флаг PE (младший бит регистра CR0).

4. Выполнить дальний переход (jmp или call) для перезагрузки регистра CS.

5. Перезагрузить все сегментные регистры.

Обратное переключение:

1. Сделать текущим сегментом кода доступный для чтения сегмент с пределом FFFFh байт.

2. Загрузить во все сегментные регистры селекторы дескрипторов доступных для записи сегментов данных с пределом FFFFh.

3. Сбросить флаг PE

4. Выполнить дальний переход (jmp или call) для перезагрузки регистра CS.

5. Перезагрузить сегментные регистры.

6. Разрешить прерывания.

Приведённые ниже примеры выполняют эти требования по частям: первый пример демонстрирует работу с сегментом данных, второй – с сегментом кода.

Вентиль A20

Как известно, процессор 8086 имел 20-ти разрядную шину адреса, поэтому мог адресовать ровно 1 Мб памяти. 80286 имел уже 24-х битную шину адреса, что, теоретически, позволяло ему обращаться к 16 Мб памяти. Но, по замыслу разработчиков, вся эта «роскошь» должна была быть доступна программисту только из защищённого режима, в реальном режиме 80286 должен был полностью повторять 8086. Однако разработчики 80286 не учли, что механизм адресации памяти реального режима (<адрес> = <16-ти битный адрес сегмента> * 16 + <16-ти битный адрес смещения>) позволяет адресовать несколько больше, чем 1 Мб. Например, так:

FFFFh * 16 + 11h = FFFF0h + 11h = 100001h

В подобной ситуации 8086 будет обращаться к младшим байтам всё того же первого мегабайта, а 80286 – к младшим байтам второго. Отличие вызвано тем, что 8086 при всём желании не может выставить на свою 20-ти разрядную адресную шину 1 в 20-ом разряде (они тоже нумеруются от 0), а 80286 не только может, но и выставляет.

Программисты всего мира с восторгом приветствовали эту ошибку: ещё бы, почти 64 Кб дополнительной оперативной памяти! И, когда разработчики процессора спохватились, было поздно – ошибка уже широко использовалась. В результате ошибка стала «особенностью» (it is not a bug, it is a feature), а для полной совместимости с 8086 в процессор был добавлен вентиль A20 (gate A20), принудительно обнуляющий 20-й бит шины адреса.

По умолчанию вентиль A20 закрыт, поэтому перед работой с адресами старше 100000h его нужно открыть. Именно для этого предназначена следующая функция:

; Открывает вентиль A20 open_A20: in al, 92h or al, 2 out 92h, al ret

Примеры

Дата добавления: 2014-01-20