[056][x86汇编语言]访问页目录自己的表项 VS 访问页表自己的页表项

学习笔记

《x86汇编语言：从实模式到保护模式》
https://www.jianshu.com/p/d481cb547e9f

本篇内容

• 一、如何访问页目录自己的表项
• 二、如何访问页表自己的页表项
• 三、页映射位串与物理内存的对应关系

一、如何访问页目录自己的表项

页目录的线性地址是 0x FFFF F000

线性地址高20位全是1 即0xFFFFXXX 形式就可以把访问到页目录自己的表项.png

二、如何访问页表自己的页表项

页表的线性首地址是 0x FFC0 0000

• 代码段位于过程alloc_inst_a_page
• 完整的过程alloc_inst_a_page的作用是：分配一个页，并安装在当前活动的层级分页结构中（输入：EBX=页的线性地址）

; EBX寄存器 此时 存着 页的线性地址
;开始访问该线性地址所对应的页表 
mov esi,ebx
shr esi,10
and esi,0x003ff000                 ;或者0xfffff000，因高10位是零 
or esi,0xffc00000                  ;得到该页表的线性地址
         
;得到该线性地址在页表内的对应条目（页表项） 
and ebx,0x003ff000
shr ebx,10                         ;相当于右移12位，再乘以4
or esi,ebx                         ;页表项的线性地址 
call allocate_a_4k_page            ;分配一个页，这才是要安装的页
or eax,0x00000007
mov [esi],eax 

如何访问页表自己的页表项.png

代码段的作用

• 固定地让高10位成为0x3ff，从而让页目录表当一次自己，再当一次“页表”；
• 会将 EBX 传入的页的线性地址，保留并移到中10位，从而找到真正的页表的物理地址；
• 会将 EBX 传入的页的线性地址，保留并移到低12位，作为“页”的偏移量，此时，页表作为“页”，相当于就找到了页表自己的页表项；

三、页映射位串与物理内存的对应关系

• 在内核公用数据段 core_data ，声明了一个标号page_bit_map，这连续的64字节长度（512比特），表示物理地址从0x0000 0000到0x0020 0000之间的每个4KB页的分配情况，对应的位比特值是1，表示页面已经被分配使用；

page_bit_map   db  0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0x55,0x55,0xff
                          db  0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff
                          db  0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff
                          db  0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff
                          db  0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55,0x55
                          db  0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00
                          db  0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00
                          db  0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00

页映射位串 与 物理内存 的对应关系.png

源码补充

• alloc_inst_a_page 分配一个页 填写页目录表 页表

alloc_inst_a_page:                          ;分配一个页，并安装在当前活动的
                                            ;层级分页结构中
                                            ;输入：EBX=页的线性地址
         push eax
         push ebx
         push esi
         push ds
         
         mov eax,mem_0_4_gb_seg_sel
         mov ds,eax
         
         ;检查该线性地址所对应的页表是否存在
         mov esi,ebx
         and esi,0xffc00000
         shr esi,20                         ;得到页目录索引，并乘以4 
         or esi,0xfffff000                  ;页目录自身的线性地址+表内偏移 

         test dword [esi],0x00000001        ;P位是否为“1”。检查该线性地址是 
         jnz .b1                            ;否已经有对应的页表
          
         ;创建该线性地址所对应的页表 
         call allocate_a_4k_page            ;分配一个页做为页表 
         or eax,0x00000007
         mov [esi],eax                      ;在页目录中登记该页表
          
  .b1:
         ;开始访问该线性地址所对应的页表 
         mov esi,ebx
         shr esi,10
         and esi,0x003ff000                 ;或者0xfffff000，因高10位是零 
         or esi,0xffc00000                  ;得到该页表的线性地址
         
         ;得到该线性地址在页表内的对应条目（页表项） 
         and ebx,0x003ff000
         shr ebx,10                         ;相当于右移12位，再乘以4
         or esi,ebx                         ;页表项的线性地址 
         call allocate_a_4k_page            ;分配一个页，这才是要安装的页
         or eax,0x00000007
         mov [esi],eax 
          
         pop ds
         pop esi
         pop ebx
         pop eax
         
         retf  

• allocate_a_4k_page 分配一个4KB的页

allocate_a_4k_page:                         ;分配一个4KB的页
                                            ;输入：无
                                            ;输出：EAX=页的物理地址
         push ebx
         push ecx
         push edx
         push ds
         
         mov eax,core_data_seg_sel
         mov ds,eax
         
         xor eax,eax
  .b1:
         bts [page_bit_map],eax
         jnc .b2
         inc eax
         cmp eax,page_map_len*8
         jl .b1
         
         mov ebx,message_3
         call sys_routine_seg_sel:put_string
         hlt                                ;没有可以分配的页，停机 
         
  .b2:
         shl eax,12                         ;乘以4096（0x1000） 
         
         pop ds
         pop edx
         pop ecx
         pop ebx
         
         ret
         
;-------------------------------------------------------------------------------