我正在制作一个自定义的引导加载程序，目前正处于切换到保护模式后启用分页的阶段。我试图检查所有可用内存范围（从0x00000000到0xFFFFFFFF），以确保我的内核可以完全控制内存。通过将值复制到存储器地址并通过视频存储器（0xB8000）打印该值来进行检查。但是，从0xC0000000到0xFFFFFFFF的地址范围始终包含0x00（如果由QEMU执行）或0xFF（如果是通过旧版引导在实际硬件中执行）。
过去3周，我一直在寻找原因，但是找不到明确的答案。通过搜索，我发现了一些线索，例如物理-虚拟地址转换，内核模式和用户模式，MMU，保留的硬件内存范围。
引导加载程序处于保护模式，并且未启用分页。因此，代码中的地址（即虚拟（=线性）地址）通过1：1映射进行翻译。
虚拟地址：0x12345678->物理地址：0x12345678
似乎与现象特别的地址范围始终包含0x00或0xFF无关。
关于内核模式和用户模式，特别是关于Linux的文章很多。但是我的引导加载程序尚未完成启用分页的操作。
因此，没有定义任何规则，例如 -用户/内核空间范围 例如） 用户存储空间：0x00000000至0xBFFFFFFF 内核内存空间：0xC0000000至0xFFFFFFFF -如何映射虚拟内存 虚拟内存0x00010000-> 0xC0010000 -页数
此现象是由于MMU造成的
似乎与翻译有关，与包含0x00或0xFF的特定内存范围无关。
此现象是由于保留内存所致。
我认为这很可能是主要原因，并通过BIOS中断0x15 eax 0xE820执行了内存检测。结果“不是”。 另外，请查看英特尔数据表。
现在，我不知道为什么会这样。
为什么从0xC0000000到0xFFFFFFFF的内存范围总是包含0x00或0xFF？ （描述“总是包含0x00或0xFF”，因为我不确定是否 -无法访问内存 -内存不可写 -内存不可读 -等 ）
结果和代码如下所示。
■BootLoader.asm
%include "MBR.asm"
%include "BootSector2.asm"
■MBR.asm
[ORG 0x0000]
[BITS 16]
; ──────────────────────────────────────────────────
; EQU
; ──────────────────────────────────────────────────
MBRBaseAddress: equ 0x7C00
ReadSectorCount: equ 0x0001
; ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
; Code Section
; ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
SECTION .text
MBR:
; ──────────────────────────────────────────────────
; Initialize Registers
; ──────────────────────────────────────────────────
jmp 0x0000:(MBRBaseAddress + 0x0005) ; Initialize CS (Code Segment) Register / Absolute Far Jump / set cs = 0x0000, jump to 0x07C05 (0x7C00 + 0x0005)
mov ax, word 0x0000
mov ds, ax ; Initialize DS (Data Segment) Register
mov ss, ax ; Initialize SS (Stack Segment) Register
mov ax, word 0x1000
mov es, ax ; Initialize ES (Extra Segment) Register
mov ax, word 0xB800
mov fs, ax ; Initialize FS Register
mov ax, word 0x0000 ; Initialize AX (Accumulator) Register
mov bx, word 0x0000 ; Initialize BX (Base) Register
mov cx, word 0x0000 ; Initialize CX (Count) Register
mov dx, word 0x0000 ; Initialize DX (Data) Register
mov si, word 0x0000 ; Initialize SI (Source Index) Register
mov di, word 0x0000 ; Initialize DI (Destination Index) Register
mov sp, word 0xFFFE ; Initialize SP (Stack Pointer) Register
mov bp, word 0xFFFE ; Initialize BP (Base Pointer) Register
; ──────────────────────────────────────────────────
; Clear Screen
; ──────────────────────────────────────────────────
.Clear1Digit:
mov [fs:di], word 0x0A00 ; [0xB800:di] 0x00 / [0xB800:di + 1] 0x0A / 0 -> 0000 (Background Attribute) / A -> 1010 (Text Attribute)
add di, 2
cmp di, 2 * 80 * 25 ; Compare di to 2 * 80 * 25 (= 4000 = 0x0FA0)
jl .Clear1Digit
mov di, word 0x0000 ; Clear di
; ──────────────────────────────────────────────────
; Print String : Real Mode String
; ──────────────────────────────────────────────────
push RealModeString
push 0
call .PrintString
mov sp, bp
; ──────────────────────────────────────────────────
; Print String : Start Reading Sectors String
; ──────────────────────────────────────────────────
push StartReadingSectorsString
push 1 * 2 * 80
call .PrintString
mov sp, bp
; ──────────────────────────────────────────────────
; Read Sectors (via BIOS interrupt)
; ──────────────────────────────────────────────────
.ReadSectors:
mov si, word 0x0000 ; Initialize si (Read sector count)
mov al, 1 ; Initialize read sector count (1)
mov dl, byte 0x80 ; Initialize drive to read from (Hard Disk C:)
mov bx, word 0x0000 ; Offset to read to
mov ah, byte 0x02 ; BIOS interrupt : Read sector
.Read1Sector:
mov ch, byte [MBRBaseAddress + CylinderIndex] ; Set cylinder value to read from
mov dh, byte [MBRBaseAddress + HeadIndex] ; Set head value to read from
mov cl, byte [MBRBaseAddress + SectorIndex] ; Set sector value to read from
cmp si, ReadSectorCount ; Compare si to ReadSectorCount
jge .ReadSectorsEnd ; Jump to .ReadSectorsEnd if
int 0x13 ; Call BIOS interrupt
add si, 1
add cl, 1
mov [MBRBaseAddress + SectorIndex], cl
add bx, 512
jmp .Read1Sector
.ReadSectorsEnd:
; ──────────────────────────────────────────────────
; Print Value : Sectors Read Count
; ──────────────────────────────────────────────────
push si
push 2 * 2 * 80
call .PrintValue
mov sp, bp
; ──────────────────────────────────────────────────
; Print String : Sectors Read String
; ──────────────────────────────────────────────────
push SectorsReadString
push (2 * 2 * 80) + (2 * 5)
call .PrintString
mov sp, bp
; ──────────────────────────────────────────────────
; Switch to Protected Mode
; ──────────────────────────────────────────────────
cli
lgdt [MBRBaseAddress + GDT]
;mov eax, dword 0x4000003B
mov eax, cr0
or al, 1
mov cr0, eax
jmp dword 0x0008:0x00010000
; ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
; Functions
; ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
; ──────────────────────────────────────────────────
; Print Value
; ──────────────────────────────────────────────────
.PrintValue:
push bp ; Copy current bp to memory whose address is current sp
mov bp, sp ; Set new bp by current sp
mov cl, byte 12 ; Initialize cl (Shift right count)
mov di, [bp + 4] ; Initialize di (2nd argument / Video memory offset where to print)
.PrintValueLoop:
mov si, [bp + 6] ; Copy 1st argument (Value to print) to si
shr si, cl ; Shift right si cl times
and si, word 0x000F ; Keep last 4 bits and discard (fill) other bytes to 0
mov bl, byte [MBRBaseAddress + ASCIIString + si] ; Copy ASCII value, corresponding to si, to bl
mov [fs:di], bl ; [0xB800:di] bl / Copy 1 character to video memory
sub cl, 4
add di, 2
cmp cl, 0
jg .PrintValueLoop
mov si, [bp + 6] ; Copy 1st argument (Value to print) to si
and si, word 0x000F ; Keep last 4 bits and discard (fill) other bytes to 0
mov bl, byte [MBRBaseAddress + ASCIIString + si] ; Copy ASCII value, corresponding to si, to bl
mov [fs:di], bl ; [0xB800:di] bl / Copy 1 character to video memory
.PrintValueEnd:
pop bp ; Copy memory whose address is current sp to bp
ret
; ──────────────────────────────────────────────────
; Print String
; ──────────────────────────────────────────────────
.PrintString:
push bp ; Copy current bp to memory whose address is current sp
mov bp, sp ; Set new bp by current sp
mov bx, word [bp + 6] ; Initialize bx (1st argument / String offset)
mov si, 0 ; Initialize si (String index)
mov di, word [bp + 4] ; Initialize di (2nd argument / Video memory offset where to print)
.PrintStringLoop:
mov cl, byte [MBRBaseAddress + bx + si] ; Copy 1 character from memory (MBRBaseAddress + String offset + String index) to cl
cmp cl, 0 ; Compare cl to 0
je .PrintStringEnd
mov [fs:di], cl ; [0xB800:di] cl / Copy 1 character to video memory
add si, 1
add di, 2
jmp .PrintStringLoop
.PrintStringEnd:
pop bp ; Copy memory whose address is current sp to bp
ret
; ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
; Data (Read Only)
; ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
; ──────────────────────────────────────────────────
; ASCII String
; ──────────────────────────────────────────────────
ASCIIString:
db '0123456789ABCDEF', 0
; ──────────────────────────────────────────────────
; Strings
; ──────────────────────────────────────────────────
RealModeString:
db '[Current Mode : Real Mode]', 0
StartReadingSectorsString:
db 'Start Reading Sectors', 0
SectorsReadString:
db 'Sectors Read', 0
; ──────────────────────────────────────────────────
; Cylinder, Head, Sector Index
; ──────────────────────────────────────────────────
CylinderIndex:
db 0x00
HeadIndex:
db 0x00
SectorIndex:
db 0x02
; ──────────────────────────────────────────────────
; GDT (Global Descriptor Table)
; ──────────────────────────────────────────────────
GDTStart:
GDTNullDescriptor:
dq 0x0000000000000000
GDTCodeDescriptor:
dw 0xFFFF
dw 0x0000
db 0x00
db 0x9A
db 0xCF
db 0x00
GDTDataDescriptor:
dw 0xFFFF
dw 0x0000
db 0x00
db 0x92
db 0xCF
db 0x00
GDTEnd:
GDT:
dw GDTEnd - GDTStart
dd MBRBaseAddress + GDTStart
; ──────────────────────────────────────────────────
; Declare Zeros
; ──────────────────────────────────────────────────
times 510 - ($ - $$) db 0x00
; ──────────────────────────────────────────────────
; Boot Signature
; ──────────────────────────────────────────────────
dw 0xAA55
■BootSector2.asm
[BITS 32]
; ──────────────────────────────────────────────────
; EQU
; ──────────────────────────────────────────────────
BootSector2BaseOffset: equ 0x0000FE00 ; ※ 0x00010000 (Read sector address) - 0x00000200 (Initial label offset) = 0x0000FE00 in order to use label as if it begins from 0x00000000 [ex) BootSector2Offset (0x0000FE00) + LABEL (0x000002XX) = 0x000100XX]
VideoMemory: equ 0x000B8000
BootSector2:
mov ax, word 0x0010
mov ds, ax
mov es, ax
mov fs, ax
mov gs, ax
mov ss, ax
mov eax, dword 0x000B8000
mov ebx, dword 0x00000000
mov cl, 28
mov esi, dword 0x00000000
mov edi, dword VideoMemory + (3 * 2 * 80)
mov esp, dword 0xFFFC0004;0xBFFFFFFC;0xC0000000 + 0x00010000 + 0x000000E4
mov ebp, dword 0xFFFC0004;0xBFFFFFFC;0xC0000000 + 0x00010000 + 0x000000E4
.Loop1:
mov esi, esp
shr esi, cl
and esi, dword 0x0000000F
mov bl, byte [MBRBaseAddress + ASCIIString + esi]
mov [edi], bl
sub cl, 4
add edi, 2
cmp cl, 0
jg .Loop1
mov esi, esp
and esi, dword 0x0000000F
mov bl, byte [MBRBaseAddress + ASCIIString + esi]
mov [edi], bl
mov edi, dword VideoMemory + (4 * 2 * 80)
push dword 0xABCD1234
mov cl, 28
.Loop2:
mov esi, esp
shr esi, cl
and esi, dword 0x0000000F
mov bl, byte [MBRBaseAddress + ASCIIString + esi]
mov [edi], bl
sub cl, 4
add edi, 2
cmp cl, 0
jg .Loop2
mov esi, esp
and esi, dword 0x0000000F
mov bl, byte [MBRBaseAddress + ASCIIString + esi]
mov [edi], bl
mov edi, dword VideoMemory + (5 * 2 * 80)
mov cl, 28
.Loop3:
mov esi, dword [0xFFFC0000]
shr esi, cl
and esi, dword 0x0000000F
mov bl, byte [MBRBaseAddress + ASCIIString + esi]
mov [edi], bl
sub cl, 4
add edi, 2
cmp cl, 0
jg .Loop3
mov esi, dword [0xFFFC0000]
and esi, dword 0x0000000F
mov bl, byte [MBRBaseAddress + ASCIIString + esi]
mov [edi], bl
jmp $
; ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
; Data (Read Only)
; ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
ProtectedModeString:
db '[Current Mode : Protected Mode]', 0
SampleValue:
dd 0x12345678
times 1024 - ($ - $$) db 0x00
