九.输入/输出保护

为了支持多任务,80386不仅要有效地实现任务隔离,而且还要有效地控制各任务的输入/输出, 避免输入/输出冲突。本文将介绍输入输出保护。 这里下载本文源代码

<一>输入/输出保护

80386采用I/O特权级IPOL和I/O许可位图的方法来控制输入/输出,实现输入/输出保护。

1.I/O敏感指令

输入输出特权级(I/O Privilege Level)规定了可以执行所有与I/O相关的指令和访问I/O空间中 所有地址的最外层特权级。IOPL的值在如下图所示的标志寄存器中。

标  志
寄存器
BIT31—BIT18 BIT17 BIT16 BIT15 BIT14 BIT13—BIT12 BIT11 BIT10 BIT9 BIT8 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0
00000000000000 V
M
R
F
0 N
T
IOPL OF D
F
I
F
T
F
S
F
Z
F
0 A
F
0 P
F
1 C
F

I/O许可位图规定了I/O空间中的哪些地址可以由在任何特权级执行的程序所访问。I/O许可位图 在任务状态段TSS中。

I/O敏感指令 指令 功能 保护方式下的执行条件
CLI 清除EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL
STI 设置EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL
IN 从I/O地址读出数据 CPL<=IOPL或I/O位图许可
INS 从I/O地址读出字符串 CPL<=IOPL或I/O位图许可
OUT 向I/O地址写数据 CPL<=IOPL或I/O位图许可
OUTS 向I/O地址写字符串 CPL<=IOPL或I/O位图许可

上表所列指令称为I/O敏感指令,由于这些指令与I/O有关,并且只有在满足所列条件时才可以执行, 所以把它们称为I/O敏感指令。从表中可见,当前特权级不在I/O特权级外层时,可以正常执行所列的 全部I/O敏感指令;当特权级在I/O特权级外层时,执行CLI和STI指令将引起通用保护异常,而其它四 条指令是否能够被执行要根据访问的I/O地址及I/O许可位图情况而定(在下面论述),如果条件不满足 而执行,那么将引起出错码为0的通用保护异常。
由于每个任务使用各自的EFLAGS值和拥有自己的TSS,所以每个任务可以有不同的IOPL,并且可以定 义不同的I/O许可位图。注意,这些I/O敏感指令在实模式下总是可执行的。

2.I/O许可位图

如果只用IOPL限制I/O指令的执行是很不方便的,不能满足实际要求需要。因为这样做会使得在特权 级3执行的应用程序要么可访问所有I/O地址,要么不可访问所有I/O地址。实际需要与此刚好相反, 只允许任务甲的应用程序访问部分I/O地址,只允许任务乙的应用程序访问另一部分I/O地址,以避免 任务甲和任务乙在访问I/O地址时发生冲突,从而避免任务甲和任务乙使用使用独享设备时发生冲突。
因此,在IOPL的基础上又采用了I/O许可位图。I/O许可位图由二进制位串组成。位串中的每一位依次 对应一个I/O地址,位串的第0位对应I/O地址0,位串的第n位对应I/O地址n。如果位串中的第位为0, 那么对应的I/O地址m可以由在任何特权级执行的程序访问;否则对应的I/O地址m只能由在IOPL特权级 或更内层特权级执行的程序访问。如果在I/O外层特权级执行的程序访问位串中位值为1的位所对应 的I/O地址,那么将引起通用保护异常。
I/O地址空间按字节进行编址。一条I/O指令最多可涉及四个I/O地址。在需要根据I/O位图决定是否可 访问I/O地址的情况下,当一条I/O指令涉及多个I/O地址时,只有这多个I/O地址所对应的I/O许可位 图中的位都为0时,该I/O指令才能被正常执行,如果对应位中任一位为1,就会引起通用保护异常。
80386支持的I/O地址空间大小是64K,所以构成I/O许可位图的二进制位串最大长度是64K个位,即位图 的有效部分最大为8K字节。一个任务实际需要使用的I/O许可位图大小通常要远小于这个数目。
当前任务使用的I/O许可位图存储在当前任务TSS中低端的64K字节内。I/O许可位图总以字节为单位 存储,所以位串所含的位数总被认为是8的倍数。从前文中所述的TSS格式可见,TSS内偏移66H的字 确定I/O许可位图的开始偏移。由于I/O许可位图最长可达8K字节,所以开始偏移应小于56K,但必须 大于等于104,因为TSS中前104字节为TSS的固定格式,用于保存任务的状态。

1.I/O访问许可检查细节

保护模式下处理器在执行I/O指令时进行许可检查的细节如下所示。
(1)若CPL<=IOPL,则直接转步骤(8);
(2)取得I/O位图开始偏移;
(3)计算I/O地址对应位所在字节在I/O许可位图内的偏移;
(4)计算位偏移以形成屏蔽码值,即计算I/O地址对应位在字节中的第几位;
(5)把字节偏移加上位图开始偏移,再加1,所得值与TSS界限比较,若越界,则产生出错码 为0的通用保护故障;
(6)若不越界,则从位图中读对应字节及下一个字节;
(7)把读出的两个字节与屏蔽码进行与运算,若结果不为0表示检查未通过,则产生出错码 为0的通用保护故障;
(8)进行I/O访问。
设某一任务的TSS段如下:
TSSSEG                  SEGMENT PARA USE16
                        TSS     <>             ;TSS低端固定格式部分
                        DB      8 DUP(0)       ;对应I/O端口00H—3FH
                        DB      10000000B      ;对应I/O端口40H—47H
                        DB      01100000B      ;对用I/O端口48H—4FH
                        DB      8182 DUP(0ffH) ;对应I/O端口50H—0FFFFH
                        DB      0FFH           ;位图结束字节
TSSLen                  =       $
TSSSEG                  ENDS
再假设IOPL=1,CPL=3。那么如下I/O指令有些能正常执行,有些会引起通用保护异常:
                        in      al,21h  ;(1)正常执行
                        in      al,47h  ;(2)引起异常
                        out     20h,al  ;(3)正常实行
                        out     4eh,al  ;(4)引起异常
                        in      al,20h  ;(5)正常执行
                        out     20h,eax ;(6)正常执行
                        out     4ch,ax  ;(7)引起异常
                        in      ax,46h  ;(8)引起异常
                        in      eax,42h ;(9)正常执行
由上述I/O许可检查的细节可见,不论是否必要,当进行许可位检查时,80386总是从I/O许可位图 中读取两个字节。目的是为了尽快地执行I/O许可检查。一方面,常常要读取I/O许可位图的两个字 节。例如,上面的第(8)条指令要对I/O位图中的两个位进行检查,其低位是某个字节的最高位,高 位是下一个字节的最低位。可见即使只要检查两个位,也可能需要读取两个字节。另一方面,最多 检查四个连续的位,即最多也只需读取两个字节。所以每次要读取两个字节。这也是在判别是否越 界时再加1的原因。为此,为了避免在读取I/O许可位图的最高字节时产生越界,必须在I/O许可位 图的最后填加一个全1的字节,即0FFH。此全1的字节应填加在最后一个位图字节之后,TSS界限范 围之前,即让填加的全1字节在TSS界限之内。
I/O许可位图开始偏移加8K所得的值与TSS界限值二者中较小的值决定I/O许可位图的末端。当TSS的 界限大于I/O许可位图开始偏移加8K时,I/O许可位图的有效部分就有8K字节,I/O许可检查全部根 据全部根据该位图进行。当TSS的界限不大于I/O许可位图开始偏移加8K时,I/O许可位图有效部分 就不到8K字节,于是对较小I/O地址访问的许可检查根据位图进行,而对较大I/O地址访问的许可检 查总被认为不可访问而引起通用保护故障。因为这时会发生字节越界而引起通用保护异常,所以在 这种情况下,可认为不足的I/O许可位图的高端部分全为1。利用这个特点,可大大节约TSS中I/O许 可位图占用的存储单元,也就大大减小了TSS段的长度。

<二>重要标志保护

输入输出的保护与存储在标志寄存器EFLAGS中的IOPL密切相关,显然不能允许随便地改变IOPL,否 则就不能有效地实现输入输出保护。类似地,对EFLAGS中的IF位也必须加以保护,否则CLI和STI作 为敏感指令对待是无意义的。此外,EFLAGS中的VM位决定着处理器是否按虚拟8086方式工作。
80386对EFLAGS中的这三个字段的处理比较特殊,只有在较高特权级执行的程序才能执 行IRET、POPF、CLI和STI等指令改变它们。下表列出了不同特权级下对这三个字段的处理情况。

不同特权级对
标志寄存器特
殊字段的处理
特权级 VM标志字段 IOPL标志字段 IF标志字段
CPL=0 可变(初POPF指令外) 可变 可变
0 不变 不变 可变
CPL>IOPL 不变 不变 不变

从表中可见,只有在特权级0执行的程序才可以修改IOPL位及VM位;只能由相对于IOPL同级或更内 层特权级执行的程序才可以修改IF位。与CLI和STI指令不同,在特权级不满足上述条件的情况下, 当执行POPF指令和IRET指令时,如果试图修改这些字段中的任何一个字段,并不引起异常,但试图 要修改的字段也未被修改,也不给出任何特别的信息。此外,指令POPF总不能改变VM位,而PUSHF指 令所压入的标志中的VM位总为0。

<三>演示输入输出保护的实例(实例九)

下面给出一个用于演示输入输出保护的实例。演示内容包括:I/O许可位图的作用、I/O敏感指令 引起的异常和特权指令引起的异常;使用段间调用指令CALL通过任务门调用任务,实现任务嵌套。

1.演示步骤

实例演示的内容比较丰富,具体演示步骤如下:
(1)在实模式下做必要准备后,切换到保护模式;
(2)进入保护模式的临时代码段后,把演示任务的TSS段描述符装入TR,并设置演示任务 的堆栈;
(3)进入演示代码段,演示代码段的特权级是0;
(4)通过任务门调用测试任务1。测试任务1能够顺利进行;
(5)通过任务门调用测试任务2。测试任务2演示由于违反I/O许可位图规定而导致通用保 护异常;
(6)通过任务门调用测试任务3。测试任务3演示I/O敏感指令如何引起通用保护异常;
(7)通过任务门调用测试任务4。测试任务4演示特权指令如何引起通用保护异常;
(8)从演示代码转临时代码,准备返回实模式;
(9)返回实模式,并作结束处理。

2.源程序组织和清单

为了达到演示目的,实例除了演示任务外,还涉及四个测试任务和一个通用保护故障处理任务。 实例由如下几部分组成。
(1)全局描述符表GDT和中断描述符表IDT;
(2)其它中断/异常处理程序代码段;
(3)通用保护故障处理任务的任务状态段、堆栈段和代码段;
(4)四个测试任务合用的任务状态段、堆栈段和代码段;
(5)演示任务的任务状态段、堆栈段和代码段;
(6)演示任务的临时代码段;
(7)实模式下执行的启动与结束程序代码段和数据段。
实例九源程序清单如下:
;名称:ASM9.ASM
;功能:演示I/O保护及I/O敏感指令的作用
;编译:TASM ASM9.ASM
;连接:TLINK /32 ASM9.OBJ
;----------------------------------------------------------------------------
INCLUDE         386SCD.INC
;----------------------------------------------------------------------------
GDTSeg          SEGMENT PARA USE16                ;全局描述符表段(16位)
GDT             LABEL   BYTE
                ;空描述符
DUMMY           Desc    <>
                ;规范段描述符及选择子
Normal          Desc    <0ffffh,,,ATDW,,>
Normal_Sel      =       Normal-GDT
                ;视频缓冲区段描述符(DPL=3)及选择子(任何特权级可写)
VideoBuf        Desc    <07fffh,8000h,0bh,ATDW,,>
VideoBuf_Sel    =       VideoBuf-GDT
;----------------------------------------------------------------------------
EFFGDT          LABEL   BYTE
                ;演示任务TSS段描述符及选择子
DemoTSS         Desc    <DemoTSSLen-1,DemoTSSSeg,,AT386TSS,,>
DemoTSS_Sel     =       DemoTSS-GDT
                ;演示任务堆栈段描述符及选择子
DemoStack       Desc    <DemoStackLen-1,DemoStackSeg,,ATDW,D32,>
DemoStack_Sel   =       DemoStack-GDT
                ;演示代码段描述符及选择子
DemoCode        Desc    <DemoCodeLen-1,DemoCodeSeg,,ATCE,D32,>
DemoCode_Sel    =       DemoCode-GDT
                ;属于演示任务的临时代码段描述符及选择子
TempCode        Desc    <0ffffh,TempCodeSeg,,ATCE,,>
TempCode_Sel    =       TempCode-GDT
                ;指向GDT的存储段描述符及选择子
ToGDT           Desc    <GDTLen-1,GDTSeg,,ATDW,,>
ToGDT_Sel       =       ToGDT-GDT
                ;指向通用保护故障处理任务TSS的存储段描述符及选择子
ToGPTSS         Desc    <GPTSSLen-1,GPTSSSeg,,ATDW,,>
ToGPTSS_Sel     =       ToGPTSS-GDT
                ;指向测试任务TSS的存储段描述符及选择子
ToTestTSS       Desc    <TestTSSLen-1,TestTSSSeg,,ATDW,,>
ToTestTSS_Sel   =       ToTestTSS-GDT
                ;测试任务TSS段描述符及选择子
TestTSS         Desc    <TestTSSLen-1,TestTSSSeg,,AT386TSS,,>
TestTSS_Sel     =       TestTSS-GDT
                ;测试任务1堆栈段描述符(DPL=1)及选择子
Test1Stack      Desc    <TestStackLen-1,TestStackSeg,,ATDW+DPL1,D32,>
Test1Stack_Sel  =       Test1Stack-GDT+RPL1
                ;测试任务1代码段描述符(DPL=1)及选择子
Test1Code       Desc    <TestCodeLen-1,TestCodeSeg,,ATCE+DPL1,D32,>
Test1Code_Sel   =       Test1Code-GDT+RPL1
                ;测试任务2堆栈段描述符(DPL=2)及选择子
Test2Stack      Desc    <TestStackLen-1,TestStackSeg,,ATDW+DPL2,D32,>
Test2Stack_Sel  =       Test2Stack-GDT+RPL2
                ;测试任务2代码段描述符(DPL=2)及选择子
Test2Code       Desc    <TestCodeLen-1,TestCodeSeg,,ATCE+DPL2,D32,>
Test2Code_Sel   =       Test2Code-GDT+RPL2
                ;测试任务3堆栈段描述符(DPL=3)及选择子
Test3Stack      Desc    <TestStackLen-1,TestStackSeg,,ATDW+DPL3,D32,>
Test3Stack_Sel  =       Test3Stack-GDT+RPL3
                ;测试任务3代码段描述符(DPL=3)及选择子
Test3Code       Desc    <TestCodeLen-1,TestCodeSeg,,ATCE+DPL3,D32,>
Test3Code_Sel   =       Test3Code-GDT+RPL3
                ;通用保护故障处理任务的TSS段描述符及选择子
GPTSS           Desc    <GPTSSLen-1,GPTSSSeg,,AT386TSS,,>
GPTSS_Sel       =       GPTSS-GDT
                ;通用保护故障处理任务的堆栈段描述符及选择子
GPStack         Desc    <GPStackLen-1,GPStackSeg,,ATDW,D32,>
GPStack_Sel     =       GPStack-GDT
                ;通用保护故障处理任务的代码段描述符及选择子
GPCode          Desc    <GPCodeLen-1,GPCodeSeg,,ATCE,D32,>
GPCode_Sel      =       GPCode-GDT
                ;其它中断或异常处理程序代码段(一致可读)描述符及选择子
ErrCode         Desc    <ErrCodeLen-1,ErrCodeSeg,,ATCCOR,D32,>
ErrCode_Sel     =       ErrCode-GDT
;----------------------------------------------------------------------------
GDNum           =       ($-EFFGDT)/(SIZE Desc)    ;需处理基地址的描述符个数
;----------------------------------------------------------------------------
                ;指向测试任务的任务门
TestTask        Gate    <,TestTSS_Sel,,ATTaskGate,>
Test_Sel        =       TestTask-GDT
;----------------------------------------------------------------------------
GDTLen          =       $-GDT                     ;全局描述符表长度
GDTSeg          ENDS                              ;全局描述符表段定义结束
;----------------------------------------------------------------------------
IDTSeg          SEGMENT PARA USE16                ;中断描述符表段(16位)
IDT             LABEL   BYTE                      ;中断描述符表
                REPT    13
                Gate    <ErrBegin,ErrCode_Sel,,AT386TGate,>
                ENDM
                Gate    <,GPTSS_Sel,,ATTaskGate,> ;通用故障处理程序门描述符
                REPT    242
                Gate    <ErrBegin,ErrCode_Sel,,AT386TGate,>
                ENDM
;----------------------------------------------------------------------------
IDTLen          =       $-IDT
;----------------------------------------------------------------------------
IDTSeg          ENDS                              ;中断描述符表段定义结束
;----------------------------------------------------------------------------
;其它中断或异常处理程序的代码段(一致可读)
;----------------------------------------------------------------------------
ErrCodeSeg      SEGMENT PARA USE32
                ASSUME  CS:ErrCodeSeg
;----------------------------------------------------------------------------
ErrMess         DB      'Error!!!'
ErrMessLen      =       $-ErrMess
;----------------------------------------------------------------------------
ErrBegin        PROC    FAR
                cld
                mov     ax,ErrCode_Sel
                mov     ds,ax
                lea     esi,ErrMess
                mov     ax,VideoBuf_Sel
                mov     es,ax
                mov     edi,1992
                mov     ecx,ErrMessLen
                mov     ah,4eh
Err1:           lodsb
                stosw
                loop    Err1
                jmp     $
ErrBegin        ENDP
;----------------------------------------------------------------------------
ErrCodeLen      =       $
ErrCodeSeg      ENDS
;----------------------------------------------------------------------------
GPTSSSeg        SEGMENT PARA USE16                ;通用保护故障处理任务的TSS
GPTaskSS        LABEL   BYTE
                DD      0                         ;任务嵌套时的链接指针
                DD      0                         ;0级堆栈偏移
                DW      0,0                       ;0级堆栈选择子
                DD      0                         ;1级堆栈偏移
                DW      0,0                       ;1级堆栈选择子
                DD      0                         ;2级堆栈偏移
                DW      0,0                       ;2级堆栈选择子
                DD      0                         ;CR3
                DW      GPBegin,0                 ;EIP
                DD      0                         ;EFLAGS
                DD      0                         ;EAX
                DD      0                         ;ECX
                DD      0                         ;EDX
                DD      0                         ;EBX
                DD      GPStackLen                ;ESP
                DD      0                         ;EBP
                DD      0                         ;ESI
                DD      0                         ;EDI
                DW      VideoBuf_Sel,0            ;ES
                DW      GPCode_Sel,0              ;CS
                DW      GPStack_Sel,0             ;SS
                DW      ToTestTSS_Sel,0           ;DS
                DW      ToGPTSS_Sel,0             ;FS
                DW      0,0                       ;GS
                DW      0,0                       ;LDTR
                DW      0                         ;调试陷阱标志
                DW      $+2                       ;指向I/O许可位图的偏移
                DB      0ffh                      ;I/O许可位图结束标志
GPTSSLen        =       $
GPTSSSeg        ENDS
;----------------------------------------------------------------------------
GPStackSeg      SEGMENT PARA USE32                ;通用保护故障处理任务堆栈段
GPStackLen      =       512
                DB      GPStackLen DUP(0)
GPStackSeg      ENDS
;----------------------------------------------------------------------------
;通用保护故障处理程序代码段
;----------------------------------------------------------------------------
GPCodeSeg       SEGMENT PARA USE32
                ASSUME  CS:GPCodeSeg
;----------------------------------------------------------------------------
GPBegin         PROC    FAR
                ;在屏幕左上角显示故障点
                xor     edi,edi
                mov     ebx,OFFSET TestTaskSS
                mov     edx,DWORD PTR [ebx].TRCS
                call    EchoEDX
                mov     ax,(17h SHL 8)+':'
                stosw
                mov     edx,[ebx].TREIP
                call    EchoEDX
                ;演示以便看清故障点
                mov     ecx,1234567h
                loop    $
                ;调整任务链接指针,中止故障任务
                mov     ebx,OFFSET GPTaskSS
                mov     ax,DemoTSS_Sel
                mov     fs:[ebx].TRLink,ax
                add     esp,4
                iretd
                jmp     GPBegin
GPBegin         ENDP
;----------------------------------------------------------------------------
;显示edx内容的子程序
;----------------------------------------------------------------------------
EchoEDX         PROC
                mov     ah,17h
                mov     ecx,8
EchoEDX1:       rol     edx,4
                mov     al,dl
                call    HToASCII
                stosw
                loop    EchoEDX1
                ret
EchoEDX         ENDP
;----------------------------------------------------------------------------
;把4位二进制数转换成对应的ASCII码
;----------------------------------------------------------------------------
HToASCII        PROC
                and     al,0fh
                add     al,90h
                daa
                adc     al,40h
                daa
                ret
HToASCII        ENDP
;----------------------------------------------------------------------------
GPCodeLen       =       $
GPCodeSeg       ENDS
;----------------------------------------------------------------------------
;测试任务的TSS段
TestTSSSeg      SEGMENT PARA USE16
TestTaskSS      TSS     <>                        ;TSS的固定格式部分
IOMap           LABEL   BYTE                      ;I/O许可位图
                DB      8 DUP(0ffh)               ;端口00h--3fh
                DB      11111011b                 ;端口40h--47h
                DB      3 DUP(0ffh)               ;端口48h--5fh
                DB      11111101b                 ;端口60h--67h
                DB      0                         ;端口68h--6fh
                DB      0ffh                      ;I/O许可位图结束标志
TestTSSLen      =       $
TestTSSSeg      ENDS
;----------------------------------------------------------------------------
;测试任务的堆栈段
TestStackSeg    SEGMENT PARA USE32
TestStackLen    =       1024
                DB      TestStackLen DUP(0)
TestStackSeg    ENDS
;----------------------------------------------------------------------------
;测试任务的代码段
TestCodeSeg     SEGMENT PARA USE32
                ASSUME  CS:TestCodeSeg
;----------------------------------------------------------------------------
Test3Begin      PROC    FAR
                cli                               ;I/O敏感指令
                clts                              ;特权指令
                iretd
                jmp     Test3Begin
Test3Begin      ENDP
;----------------------------------------------------------------------------
TestBegin       PROC    FAR
                mov     al,0b6h                   ;使扬声器发出一长声
                out     43h,al
                mov     al,2
                out     42h,al
                mov     al,34h
                out     42h,al
                in      al,61h
                mov     ah,al
                or      al,3
                out     61h,al
                mov     ecx,1234567h
                loop    $
                mov     al,ah
                out     61h,al
                iretd
                jmp     TestBegin
TestBegin       ENDP
;----------------------------------------------------------------------------
TestCodeLen     =       $
TestCodeSeg     ENDS
;----------------------------------------------------------------------------
;演示任务TSS段
DemoTSSSeg      SEGMENT PARA USE16
DemoTaskSS      TSS     <>
                DB      0ffh                      ;I/O许可位图结束字节
DemoTSSLen      =       $
DemoTSSSeg      ENDS
;----------------------------------------------------------------------------
;演示任务的堆栈段
DemoStackSeg    SEGMENT PARA USE32
DemoStackLen    =       1024
                DB      DemoStackLen DUP(0)
DemoStackSeg    ENDS
;----------------------------------------------------------------------------
;演示任务的代码段
DemoCodeSeg     SEGMENT PARA USE32
                ASSUME  CS:DemoCodeSeg
;----------------------------------------------------------------------------
DemoBegin       PROC    FAR
                mov     ax,ToTestTSS_Sel
                mov     ds,ax
                mov     ebx,OFFSET TestTaskSS
                ;把测试任务1的入口点,堆栈指针和标志值(含IOPL)填入测试任务TSS
                mov     WORD PTR [ebx].TRSS,Test1Stack_Sel
                mov     DWORD PTR [ebx].TRESP,TestStackLen
                mov     WORD PTR [ebx].TRCS,Test1Code_Sel
                mov     DWORD PTR [ebx].TREIP,OFFSET TestBegin
                mov     DWORD PTR [ebx].TREFLAG,IOPL1
                ;通过任务门调用测试任务
                CALL32  Test_Sel,0
                ;把测试任务2的入口点,堆栈指针和标志值(含IOPL)填入测试任务TSS
                mov     WORD PTR [ebx].TRSS,Test2Stack_Sel
                mov     DWORD PTR [ebx].TRESP,TestStackLen
                mov     WORD PTR [ebx].TRCS,Test2Code_Sel
                mov     DWORD PTR [ebx].TREIP,OFFSET TestBegin
                mov     DWORD PTR [ebx].TREFLAG,IOPL1
                ;通过任务门调用测试任务
                CALL32  Test_Sel,0
                ;把测试任务TSS描述符内的属性置为"可用"
                mov     ax,ToGDT_Sel
                mov     fs,ax
                mov     fs:TestTSS.Attributes,AT386TSS
                ;把测试任务3的入口点,堆栈指针和标志值(含IOPL)填入测试任务TSS
                mov     WORD PTR [ebx].TRSS,Test3Stack_Sel
                mov     DWORD PTR [ebx].TRESP,TestStackLen
                mov     WORD PTR [ebx].TRCS,Test3Code_Sel
                mov     DWORD PTR [ebx].TREIP,OFFSET Test3Begin
                mov     DWORD PTR [ebx].TREFLAG,IOPL2
                ;通过任务门调用测试任务
                CALL32  Test_Sel,0
                ;把测试任务TSS描述符内的属性置为"可用"
                mov     ax,ToGDT_Sel
                mov     fs,ax
                mov     fs:TestTSS.Attributes,AT386TSS
                ;把测试任务4的入口点,堆栈指针和标志值(含IOPL)填入测试任务TSS
                mov     WORD PTR [ebx].TRSS,Test3Stack_Sel
                mov     DWORD PTR [ebx].TRESP,TestStackLen
                mov     WORD PTR [ebx].TRCS,Test3Code_Sel
                mov     DWORD PTR [ebx].TREIP,OFFSET Test3Begin
                mov     DWORD PTR [ebx].TREFLAG,IOPL3
                ;通过任务门调用测试任务
                CALL32  Test_Sel,0
                JUMP32  TempCode_Sel,<OFFSET ToDOS>
DemoBegin       ENDP
;----------------------------------------------------------------------------
DemoCodeLen     =       $
DemoCodeSeg     ENDS
;----------------------------------------------------------------------------
TempCodeSeg     SEGMENT PARA USE16                ;演示任务的临时代码段
                ASSUME  CS:TempCodeSeg
;----------------------------------------------------------------------------
Virtual         PROC    FAR
                ;置数据段寄存器为空
                mov     ax,0
                mov     ds,ax
                mov     es,ax
                mov     fs,ax
                mov     gs,ax
                ;置堆栈指针
                mov     ax,DemoStack_Sel
                mov     ss,ax
                mov     esp,DemoStackLen
                ;置任务寄存器
                mov     ax,DemoTSS_Sel
                ltr     ax
                ;转演示代码段
                JUMP16  DemoCode_Sel,DemoBegin
ToDOS:          clts
                mov     ax,Normal_Sel
                mov     ds,ax
                mov     es,ax
                mov     fs,ax
                mov     gs,ax
                mov     ss,ax
                mov     eax,cr0
                and     al,11111110b
                mov     cr0,eax
                JUMP16  <SEG Real>,<OFFSET Real>
Virtual         ENDP
;----------------------------------------------------------------------------
TempCodeSeg     ENDS
;============================================================================
RDataSeg        SEGMENT PARA USE16                ;实方式数据段
VGDTR           PDesc   <GDTLen-1,>               ;GDT伪描述符
VIDTR           PDesc   <IDTLen-1,>               ;IDT伪描述符
NORVIDTR        PDesc   <3ffh,>                   ;用于保存原IDTR值
SPVar           DW      ?                         ;用于保存实方式下的SP
SSVar           DW      ?                         ;用于保存实方式下的SS
RDataSeg        ENDS
;----------------------------------------------------------------------------
RCodeSeg        SEGMENT PARA USE16                ;实方式代码段
                ASSUME  CS:RCodeSeg,DS:RDataSeg
;----------------------------------------------------------------------------
Start           PROC
                mov     ax,RDataSeg
                mov     ds,ax
                cld
                call    InitGDT                   ;初始化全局描述符表GDT
                call    InitIDT                   ;初始化中断描述符表IDT
                lgdt    QWORD PTR VGDTR           ;装载GDTR
                mov     SSVar,ss                  ;保存堆栈指针
                mov     SPVar,sp
                sidt    QWORD PTR NORVIDTR        ;保存IDTR
                cli                               ;关中断
                lidt    QWORD PTR VIDTR           ;装载IDTR
                mov     eax,cr0
                or      al,1
                mov     cr0,eax
                JUMP16  <TempCode_Sel>,<OFFSET Virtual>
Real:           mov     ax,RDataSeg
                mov     ds,ax
                lss     sp,DWORD PTR SPVar        ;又回到实方式
                lidt    QWORD PTR NORVIDTR
                sti
                mov     ax,4c00h
                int     21h
Start           ENDP
;----------------------------------------------------------------------------
InitGDT         PROC
                push    ds
                mov     ax,GDTSeg
                mov     ds,ax
                mov     cx,GDNum
                mov     si,OFFSET EFFGDT
InitG:          mov     ax,[si].BaseL
                movzx   eax,ax
                shl     eax,4
                shld    edx,eax,16
                mov     WORD PTR [si].BaseL,ax
                mov     BYTE PTR [si].BaseM,dl
                mov     BYTE PTR [si].BaseH,dh
                add     si,SIZE Desc
                loop    InitG
                pop     ds
                mov     bx,16
                mov     ax,GDTSeg
                mul     bx
                mov     WORD PTR VGDTR.Base,ax
                mov     WORD PTR VGDTR.Base+2,dx
                ret
InitGDT         ENDP
;----------------------------------------------------------------------------
InitIDT         PROC
                mov     bx,16
                mov     ax,IDTSeg
                mul     bx
                mov     WORD PTR VIDTR.Base,ax
                mov     WORD PTR VIDTR.Base+2,dx
                ret
InitIDT         ENDP
;----------------------------------------------------------------------------
RCodeSeg        ENDS
                END     Start

3.关于实例九的说明

为了节省篇幅,同时也反映任务状态段的作用,实例通过任务门调用的四个测试任务合用一个 任务状态段。从源程序可见,这种合用,实际上是串行的。先把测试任务1的入口点填入测试任 务状态段,同时填入堆栈指针,然后调用测试任务1。在测试任务1完成后,再填入测试任务2的 入口点,也填入堆栈指针,然后调用测试任务2。依次类推。
通用保护故障处理程序作为一个独立的任务出现。再发生通用保护故障后,通用保护故障处理程 序在屏幕上显示故障点的选择子和偏移,然后通过调整存放在任务状态段内的任务连接指针的方 法,中止引起故障的测试任务。

参考资料 书        名 出  版  社 作    者
《保护方式下的80386及其编程》 清华大学出版社 周明德主编
《80X86汇编语言程序设计教程》 清华大学出版社 扬季文主编