第14章习题

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第14章习题

1．修改本章代码清单，使之可以检测1MB以上的内存空间（从地址0x00100000开始，不考虑高速缓存的影响）。要求：对内存的读写按双字的长度进行，并在检测的同时显示已检测的内存数量。建议对每个双字单元用两个花码0x55AA55AA和0xAA55AA55进行检测。
答案：
此题通过保护模式下的内存访问练习，综合考察巩固前面已经学过的知识，包括GDT，描述符，等等。
以下程序用了1个小时编写，并且已验证。2026-03-16，周一

1. ;检测物理内存并显示进度
   
2. ;最终定格的数字就是你的内存的总字节数。
   
3. ;这是一个主引导扇区程序，要写入主引导扇区再运行！！
   
4. 
   
5.          ;设置堆栈段和栈指针
   
6.          mov eax,cs
   
7.          mov ss,eax
   
8.          mov sp,0x7c00
   
9. 
   
10.          ;计算GDT所在的逻辑段地址
    
11.          mov eax,[cs:pgdt+0x7c00+0x02]      ;GDT的32位物理地址
    
12.          xor edx,edx
    
13.          mov ebx,16
    
14.          div ebx                            ;分解成16位逻辑地址
    
15. 
    
16.          mov ds,eax                         ;令DS指向该段以进行操作
    
17.          mov ebx,edx                        ;段内起始偏移地址
    
18. 
    
19.          ;创建0#描述符，它是空描述符，这是处理器的要求
    
20.          mov dword [ebx+0x00],0x00000000
    
21.          mov dword [ebx+0x04],0x00000000
    
22. 
    
23.          ;创建1#描述符，这是一个数据段，对应0~4GB的线性地址空间
    
24.          mov dword [ebx+0x08],0x0000ffff    ;基地址为0，段界限为0xfffff
    
25.          mov dword [ebx+0x0c],0x00cf9200    ;粒度为4KB，存储器段描述符
    
26. 
    
27.          ;创建保护模式下初始代码段描述符
    
28.          mov dword [ebx+0x10],0x7c0001ff    ;基地址为0x00007c00，512字节
    
29.          mov dword [ebx+0x14],0x00409800    ;粒度为1个字节，代码段描述符
    
30. 
    
31.          ;创建以上代码段的别名描述符
    
32.          mov dword [ebx+0x18],0x7c0001ff    ;基地址为0x00007c00，512字节
    
33.          mov dword [ebx+0x1c],0x00409200    ;粒度为1个字节，数据段描述符
    
34. 
    
35.          ;保护模式下的栈段描述符
    
36.          mov dword [ebx+0x20],0x7c00fffe    ;基地址为0x00007c00，界限为0xffffe
    
37.          mov dword [ebx+0x24],0x00cf9600    ;粒度为4KB，向下扩展
    
38. 
    
39.          ;初始化描述符表寄存器GDTR
    
40.          mov word [cs: pgdt+0x7c00],39      ;描述符表的界限
    
41. 
    
42.          lgdt [cs: pgdt+0x7c00]
    
43. 
    
44.          in al,0x92                         ;南桥芯片内的端口
    
45.          or al,0000_0010B
    
46.          out 0x92,al                        ;打开A20
    
47. 
    
48.          cli                                ;中断机制尚未工作
    
49. 
    
50.          mov eax,cr0
    
51.          or eax,1
    
52.          mov cr0,eax                        ;设置PE位
    
53. 
    
54.          ;以下进入保护模式... ...
    
55.          jmp 0x0010:dword flush             ;16位的描述符选择子：32位偏移
    
56. 
    
57.          [bits 32]
    
58.   flush:
    
59.          ;0x08->4GB数据段选择子；0x10->初始代码段选择子；
    
60.          ;0x18->代码段别名段选择子；0x20->栈段选择子。
    
61. 
    
62.          mov eax,0x0008                     ;加载数据段(0..4GB)选择子
    
63.          mov ds,eax
    
64.          mov es,eax
    
65.          mov fs,eax
    
66.          mov gs,eax
    
67. 
    
68.          mov eax,0x0020                     ;0000 0000 0010 0000
    
69.          mov ss,eax
    
70.          xor esp,esp                        ;ESP <- 0
    
71. 
    
72.          mov eax,0x100000                   ;初始的物理地址
    
73. 
    
74.   do_again:
    
75.          call show_addr                     ;显示这个地址
    
76. 
    
77.          ;以下测试这个地址。
    
78.          mov dword [eax],0x55aa55aa
    
79.          cmp dword [eax],0x55aa55aa
    
80.          jne do_exit
    
81. 
    
82.          mov dword [eax],0xaa55aa55
    
83.          cmp dword [eax],0xaa55aa55
    
84.          jne do_exit
    
85. 
    
86.          add eax,4
    
87.          jmp do_again
    
88. 
    
89.          ;最终定格的数字就是你的内存的总字节数。
    
90. 
    
91.   do_exit:
    
92.          jmp $
    
93. 
    
94. ;-------------------------------------------------------------------------------
    
95. ;显示地址                        输入：EAX=地址的数值
    
96. show_addr:
    
97.          push eax
    
98.          push ebx
    
99.          push ecx
    
100.          push edx
     
101. 
     
102.          ;以下分解和压栈每个数位
     
103.          mov ebx,10
     
104.          xor cx,cx               ;cx用来保存压栈次数以便将来出栈
     
105.      @d:
     
106.          inc cx
     
107.          xor edx,edx
     
108.          div ebx
     
109.          or dl,0x30
     
110.          push dx
     
111.          cmp eax,0
     
112.          jne @d
     
113. 
     
114.          ;以下显示各个数位
     
115.          xor eax,eax
     
116.      @a:
     
117.          pop dx
     
118.          mov dh,0x07
     
119.          mov [eax+0xb8000],dx    ;通过4GB段访问显存
     
120.          add eax,2
     
121.          loop @a
     
122. 
     
123.          pop edx
     
124.          pop ecx
     
125.          pop ebx
     
126.          pop eax
     
127. 
     
128.          ret
     
129. ;-------------------------------------------------------------------------------
     
130.   pgdt  dw 0
     
131.         dd 0x00007e00
     
132. 
     
133.         times 510-($-$$) db 0
     
134.                          db 0x55,0xaa

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2．有一个向下扩展的段，描述符中的B位和G位都是“1”。请问，如果希望段的大小为8KB，那么，描述符中的界限值应当是多少？
答案：
由于B位是1，则段界限的上界是 0xFFFFFFFF。段大小8KB，则下界限是0xFFFFFFFF-0x2000=0xFFFFDFFF
设描述符中的界限值是x，则0xFFFFDFFF=x*0x1000+0xFFF
求得x=0xFFFFD