《操作系统30天》-合川秀实-学习日志day6

Bertha 。 2022-03-26 06:35 176阅读 0赞

# 第6天：分割编译与中断处理 #

## 封装打包程序 ##

*  为了缩短源程序，对bootpack.c进行分类，增加源文件的数目，减少代码行数，但是用到的函数还是要在主函数前面声明，整合到一起的时候也需要加上不同的头文件名字。大致是下面的图示过程：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

*  分割之后，Makefile变长，三个文件需要做同样的过程才能生成.gas和.nas文件，生成一个规则（一般规则）来编译，实际就是把这一段：

graphic.gas : graphic.c Makefile
    	$(CC1) -o graphic.gas graphic.c
    
    graphic.nas : graphic.gas Makefile
    	$(GAS2NASK) graphic.gas graphic.nas
    
    graphic.obj : graphic.nas Makefile
    	$(NASK) graphic.nas graphic.obj graphic.lst
    
    dsctbl.gas : dsctbl.c Makefile
    	$(CC1) -o dsctbl.gas dsctbl.c
    
    dsctbl.nas : dsctbl.gas Makefile
    	$(GAS2NASK) dsctbl.gas dsctbl.nas
    
    dsctbl.obj : dsctbl.nas Makefile
    	$(NASK) dsctbl.nas dsctbl.obj dsctbl.lst
    变成：
    %.gas : %.c Makefile
    	$(CC1) -o $*.gas $*.c
    
    %.nas : %.gas Makefile
    	$(GAS2NASK) $*.gas $*.nas
    
    %.obj : %.nas Makefile
    	$(NASK) $*.nas $*.obj $*.lst

最后再整合成bootpack.h：包含了结构体、颜色还有全部函数的声明。只需要在调用的时候在前面加上\#include”bootpack.h”这句就可以了。最终精简版结果：

![20190116001951261.png][]

## 昨天的问题 ##

_load_gdtr:		; void load_gdtr(int limit, int addr);
    		MOV		AX,[ESP+4]		; limit
    		MOV		[ESP+6],AX
    		LGDT		[ESP+6]
    		RET

*  这函数是用来把段上限和地址赋值到GDTR的48位寄存器中，不能用mov指令，只能从地址中读取6个字节，可以用AX寄存器辅助。寄存器的低16位是段上限，等于“GDT的有效字节数-1”，剩下的高32位代表GDT的开始地址。

最初状态： DWORD[ESP+4](段上限):0x0000ffff
    DWORD[ESP+8](地址):0x00270000

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

先把上面esp+4的两个字节放入AX寄存器中，在把寄存器的值放入esp+6中。

Set_segmdesc函数：
    void set_segmdesc(struct SEGMENT_DESCRIPTOR *sd, unsigned int limit, int base, int ar)
    {
    	if (limit > 0xfffff) {
    		ar |= 0x8000; /* G_bit = 1 */
    		limit /= 0x1000;
    	}
    	sd->limit_low    = limit & 0xffff;
    	sd->base_low     = base & 0xffff; 		//后两字节
    	sd->base_mid     = (base >> 16) & 0xff;
    	sd->access_right = ar & 0xff;
    	sd->limit_high   = ((limit >> 16) & 0x0f) | ((ar >> 8) & 0xf0);//高四位为段属性
    	sd->base_high    = (base >> 24) & 0xff; 	//高2字节
    	return;
    }
    结构体SEGMENT_DESCRIPTOR的八个字节：
    struct SEGMENT_DESCRIPTOR {
    	short limit_low, base_low;
    	char base_mid, access_right;
    	char limit_high, base_high;
    };

*  
 *  包含了段大小，起始地址，管理属性。地址用32位表示，用base表示，其中low占2个字节，high占1个字节，mid一个字节，所以段上限（limit）只能用20位，如果32位就满了，这样一来设置了一个标志位G表示Gbit，标志位为1解释成页，相当于4KB。段上限20位最大为1MB，4KB×1MB=4GB。Limit\_low和limit\_high里面保存段上限其中limit\_high的高四位写入段属性。最后剩下的12位是剩下的段属性-“段的访问权属性”用access\_right或ar表示，合并高四位中的4位就变成16位：xxxx0000xxxxxxxx，高四位称为“扩展访问权”到386时代以后才能使用，一般是“GD00”，G是上面说到的G，D为1表示32位，为0表示16位，除了运行80286程序之外都用D=1的模式。
 *  第八位的主要模式：

![20190116002252284.png][]

这段设定是有关CPU的系统模式还是应用模式，如果在应用模式执行LGDT是被阻止的，如果应用程序段是0x9a则为系统模式，0xfa则为应用模式。

## 初始化PIC ##

*  PIC是将8个中断信号集合成一个中断信号的装置，起到一个监视的功能，接受到中断信号之后再传给CPU，为了能处理更多的中断增加了一个从PIC。CPU只能接受主PIC传送的信号，只有主PIC向CPU传送从PIC数据的时候，从PIC的中断信号才有用。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

硬件设定：
    void init_pic(void)
    /* PIC的初始化 */
    {
    	io_out8(PIC0_IMR,  0xff  ); /* 禁止所有中断 */
    	io_out8(PIC1_IMR,  0xff  ); /* 禁止所有中断 */
    
    	io_out8(PIC0_ICW1, 0x11  ); /*边沿触发模式 */
    	io_out8(PIC0_ICW2, 0x20  ); /* IRQ0-7由INT20-27接收 */
    	io_out8(PIC0_ICW3, 1 << 2); /* PIC1由IRQ2连接 */
    	io_out8(PIC0_ICW4, 0x01  ); /* 无缓冲区模式 */
    
    	io_out8(PIC1_ICW1, 0x11  ); /* 边沿触发模式 */
    	io_out8(PIC1_ICW2, 0x28  ); /* IRQ8-15由INT28-2f接收 */
    	io_out8(PIC1_ICW3, 2     ); /* PIC1由IRQ2连接 */
    	io_out8(PIC1_ICW4, 0x01  ); /* 无缓冲区模式*/
    
    	io_out8(PIC0_IMR,  0xfb  ); /* 11111011 PIC1以外全部禁止 */
    	io_out8(PIC1_IMR,  0xff  ); /* 11111111 禁止所有中断 */
    
    	return;
    }

*  PIC内部有8个寄存器对应8路IRQ信号，如果某一位值为1，则该位对应的IRQ信号被屏蔽。ICW是“初始化控制数据”，有四个（1-4）ICW1和ICW4与PIC主板配线方式，中断信号的电气特性有关，一般都是固定值。ICW3是有关主-从的连接设定，硬件上设定IRQ2与从PIC相连，所以设定为0000010。最后的ICW2才是操作系统能独立设定的，决定IRQ以哪一号通知CPU，中断信号IRQ 0-15对应INT 0x20-0x2f，INT 0x00-0x1f被CPU的系统保护占用。

## 中断处理程序和注册中断IDT ##

*  鼠标是IRQ12键盘是IRQ1，用到的中断就是INT 0x2c和INT 0x21。

键盘的中断处理：

void inthandler21(int *esp)
    /* PS/2键盘中断 ，实质就是现实一个矩阵和字符串，表示键盘有输入了*/
    {
    	struct BOOTINFO *binfo = (struct BOOTINFO *) ADR_BOOTINFO;
    	boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx, COL8_000000, 0, 0, 32 * 8 - 1, 15);
    	putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 0, 0, COL8_FFFFFF, "INT 21 (IRQ-1) : PS/2 				keyboard");
    	for (;;) {
    		io_hlt();
    	}
    }

中断处理之后不能执行“return”只能通过执行IRETD指令，用汇编语言修改naskfunc.nas
    _asm_inthandler21:
    		PUSH	ES
    		PUSH	DS
    		PUSHAD
    		MOV		EAX,ESP
    		PUSH	EAX
    		MOV		AX,SS
    		MOV		DS,AX
    		MOV		ES,AX
    		CALL	_inthandler21 
    		POP		EAX
    		POPAD
    		POP		DS
    		POP		ES
    		IRETD

*  CALL \_inthandler21就是键盘的中断，调用这个函数，前面都是做中断前的“现场保护”工作，把寄存器的值压入栈中保存，三个段寄存器相等（DS/ES/SS）。中断处理之后再把栈中的值放出来，做“恢复现场”的工作。最后就是将这个函数\_inthandler21注册到IDT中，在dsctbl.c的init\_gdtidt里面加入：

set\_gatedesc(idt + 0x21, (int) asm\_inthandler21, 2 \* 8, AR\_INTGATE32);

set\_gatedesc(idt + 0x2c, (int) asm\_inthandler2c, 2 \* 8, AR\_INTGATE32);

*  \_inthandler21注册到idt的第0x21号，2 \* 8表示 asm\_inthandler21属于哪一个段，段号是2乘以8是因为低三位必须是0（段寄存器第三位不用）。
 *  关于号码为2的段：set\_segmdesc(gdt + 2, LIMIT\_BOTPAK, ADR\_BOTPAK, AR\_CODE32\_ER);这个段正好涵盖了整个bootpack.hrb，最后的AR\_CODE32\_ER将IDT属性设定为0x008e，表示用于中断处理的有效设定。在HariMain的最后，修改了PIC的IMR，以便接受来自键盘和鼠标的中断。
 *  补充指令“io\_sti();”仅仅是执行STI指令，是CLI的逆指令，执行STI指令之后，IF（中断许可标志位）变为1，CPU接受外部中断。下面是按下键盘之后的状态

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220326/701aab32fbf84b6b8c445ff5829a71ee.png
[20190116001951261.png]: /images/20220326/1f371012c8f5479db14f843495abdeb1.png
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[20190116002252284.png]: /images/20220326/f91be42be9f64064bcf412ce3e3e4943.png
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