31 获取物理内存容量 上

2022-11-20 17:28:49

参考

https://blog.51cto.com/13475106/category6.html及狄泰软件相关课程

 

我们知分页机制的关键是页请求和页置换，并且页置换发生在没有空闲页框的时候，但是现在出现了问题-是否可以知道还剩多少空闲页框？并且还有多少页框可用？--在这里就得获取物理内存的大小了

一.获取物理内存容量

在获取物理内存大小时，BIOS提供了一些操作方法

A.相关中断(int 0x15)

该中断的基础功能是(eax=0xE801)分别检测低15M和高16M-4G的内存，并且支持4GB内存检测，并且高级功能(eax=0xE820)可以遍历主机上所有的内存范围，获取各个内存范围的详细信息
详细介绍下int 0x15的基础功能-中断参数为eax=0xE801，有三个重要的返回值，cf->成功置0，出错置1；ax,cx是以1kb为单位，表示15MB以下的内存容量；bx,dx是以64KB为单位，表示16MB以上的内存容量

B.标志寄存器

31 获取物理内存容量 上
对int 0x15基础功能进行简单示例介绍
31 获取物理内存容量 上
15M以下内存容量左移10位(eax1024)，16M以上内存容量先左移6位再左移10位(ebx64*1024)

代码实验

%include "inc.asm"

org 0x9000

jmp ENTRY_SEGMENT

[section .gdt]
; GDT definition
;                                     段基址，           段界限，       段属性
GDT_ENTRY       :     Descriptor        0,                0,           0
CODE32_DESC     :     Descriptor        0,        Code32SegLen - 1,    DA_C + DA_32
VIDEO_DESC      :     Descriptor     0xB8000,         0x07FFF,         DA_DRWA + DA_32
DATA32_DESC     :     Descriptor        0,        Data32SegLen - 1,    DA_DRW + DA_32
STACK32_DESC    :     Descriptor        0,         TopOfStack32,       DA_DRW + DA_32
; GDT end

GdtLen    equ   $ - GDT_ENTRY

GdtPtr:
          dw   GdtLen - 1
          dd   0

; GDT Selector

Code32Selector   equ (0x0001 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
VideoSelector    equ (0x0002 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
Data32Selector   equ (0x0003 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
Stack32Selector  equ (0x0004 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
; end of [section .gdt]

TopOfStack16    equ 0x7c00

[section .dat]
[bits 32]
DATA32_SEGMENT:
    DTOS               db  "D.T.OS!", 0
    DTOS_OFFSET        equ DTOS - $$
    HELLO_WORLD        db  "Hello World!", 0
    HELLO_WORLD_OFFSET equ HELLO_WORLD - $$

Data32SegLen equ $ - DATA32_SEGMENT

;
MEM_SIZE   times 4   db  0

[section .s16]
[bits 16]
ENTRY_SEGMENT:
    mov ax, cs
    mov ds, ax
    mov es, ax
    mov ss, ax
    mov sp, TopOfStack16

    ; get hardware memory infomation
    call GetMemSize

    ; initialize GDT for 32 bits code segment
    mov esi, CODE32_SEGMENT
    mov edi, CODE32_DESC

    call InitDescItem

    mov esi, DATA32_SEGMENT
    mov edi, DATA32_DESC

    call InitDescItem

    mov esi, STACK32_SEGMENT
    mov edi, STACK32_DESC

    call InitDescItem

    ; initialize GDT pointer struct
    mov eax, 0
    mov ax, ds
    shl eax, 4
    add eax, GDT_ENTRY
    mov dword [GdtPtr + 2], eax

    ; 1. load GDT
    lgdt [GdtPtr]

    ; 2. close interrupt
    cli 

    ; 3. open A20
    in al, 0x92
    or al, 00000010b
    out 0x92, al

    ; 4. enter protect mode
    mov eax, cr0
    or eax, 0x01
    mov cr0, eax

    ; 5. jump to 32 bits code
    jmp dword Code32Selector : 0

; esi    --> code segment label
; edi    --> descriptor label
InitDescItem:
    push eax

    mov eax, 0
    mov ax, cs
    shl eax, 4
    add eax, esi
    mov word [edi + 2], ax
    shr eax, 16
    mov byte [edi + 4], al
    mov byte [edi + 7], ah

    pop eax

    ret

;
;
GetMemSize:
    push eax
    push ebx
    push ecx
    push edx

    mov dword [MEM_SIZE], 0

    xor eax, eax
    mov eax, 0xE801

    int 0x15

    jc geterr

    shl eax, 10   ; eax = eax * 1024;

    shl ebx, 6    ; ebx = ebx * 64;
    shl ebx, 10   ; ebx = ebx * 1024;

    add dword [MEaM_SIZE], eax
    add dword [MEM_SIZE], ebx

    jmp getok

geterr:
    mov dword [MEM_SIZE], 0

getok:

    pop edx
    pop ecx
    pop ebx
    pop eax

    ret

[section .s32]
[bits 32]
CODE32_SEGMENT:   
    mov ax, VideoSelector
    mov gs, ax

    mov ax, Stack32Selector
    mov ss, ax

    mov eax, TopOfStack32
    mov esp, eax

    mov ax, Data32Selector
    mov ds, ax

    mov ebp, DTOS_OFFSET
    mov bx, 0x0C
    mov dh, 12
    mov dl, 33

    call PrintString

    mov ebp, HELLO_WORLD_OFFSET
    mov bx, 0x0C
    mov dh, 13
    mov dl, 31

    call PrintString

    jmp $

; ds:ebp    --> string address
; bx        --> attribute
; dx        --> dh : row, dl : col
PrintString:
    push ebp
    push eax
    push edi
    push cx
    push dx

print:
    mov cl, [ds:ebp]
    cmp cl, 0
    je end
    mov eax, 80
    mul dh
    add al, dl
    shl eax, 1
    mov edi, eax
    mov ah, bl
    mov al, cl
    mov [gs:edi], ax
    inc ebp
    inc dl
    jmp print

end:
    pop dx
    pop cx
    pop edi
    pop eax
    pop ebp

    ret

Code32SegLen    equ    $ - CODE32_SEGMENT

[section .gs]
[bits 32]
STACK32_SEGMENT:
    times 1024 * 4 db 0

Stack32SegLen equ $ - STACK32_SEGMENT
TopOfStack32  equ Stack32SegLen - 1

　

31 获取物理内存容量 上31 获取物理内存容量 上31 获取物理内存容量 上

分析

从上图首先对获取内存函数进行设置，并且对其进行调用，首先运行bochs得到打印结果，发现程序没有出现错误，但是在这里无法对内存进行查看，所以需要反编译，在该段函数中反编译中，由于是在16位进行的，所以不需要打印32反编译结果，在反编译之后，找到函数所对应的代码，并进行断点设置，如下所示
31 获取物理内存容量 上31 获取物理内存容量 上31 获取物理内存容量 上
设置完之后，在bochs进行断点设置进行调试，同时需要找到内存改变的点对应的内存值，分别两次查看对应的内存情况，如下图所示
31 获取物理内存容量 上
31 获取物理内存容量 上
31 获取物理内存容量 上
将得到的内存值通过进制转换为10进制可以得到
31 获取物理内存容量 上
但是该结果不表示位MB，通过相除1024*1024得到的结果位31MB，但是在配置文件中得到的文件大小位32MB
31 获取物理内存容量 上31 获取物理内存容量 上
在这里获取的内存容量用两部分来表示，并且缺少1MB的原因是80286中的24根地址线最大寻址范围为16MB，之前在介绍两端的容量时，中间正好缺少1MB的内存
31 获取物理内存容量 上
进行修改-添加1MB的内存
31 获取物理内存容量 上

添加后代码如下：

%include "inc.asm"

org 0x9000

jmp ENTRY_SEGMENT

[section .gdt]
; GDT definition
;                                     段基址，           段界限，       段属性
GDT_ENTRY       :     Descriptor        0,                0,           0
CODE32_DESC     :     Descriptor        0,        Code32SegLen - 1,    DA_C + DA_32
VIDEO_DESC      :     Descriptor     0xB8000,         0x07FFF,         DA_DRWA + DA_32
DATA32_DESC     :     Descriptor        0,        Data32SegLen - 1,    DA_DRW + DA_32
STACK32_DESC    :     Descriptor        0,         TopOfStack32,       DA_DRW + DA_32
; GDT end

GdtLen    equ   $ - GDT_ENTRY

GdtPtr:
          dw   GdtLen - 1
          dd   0
          
          
; GDT Selector

Code32Selector   equ (0x0001 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
VideoSelector    equ (0x0002 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
Data32Selector   equ (0x0003 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
Stack32Selector  equ (0x0004 << 3) + SA_TIG + SA_RPL0
; end of [section .gdt]

TopOfStack16    equ 0x7c00

[section .dat]
[bits 32]
DATA32_SEGMENT:
    DTOS               db  "D.T.OS!", 0
    DTOS_OFFSET        equ DTOS - $$
    HELLO_WORLD        db  "Hello World!", 0
    HELLO_WORLD_OFFSET equ HELLO_WORLD - $$

Data32SegLen equ $ - DATA32_SEGMENT

;
MEM_SIZE   times 4   db  0

[section .s16]
[bits 16]
ENTRY_SEGMENT:
    mov ax, cs
    mov ds, ax
    mov es, ax
    mov ss, ax
    mov sp, TopOfStack16
    
    ; get hardware memory infomation
    call GetMemSize
    
    ; initialize GDT for 32 bits code segment
    mov esi, CODE32_SEGMENT
    mov edi, CODE32_DESC
    
    call InitDescItem
    
    mov esi, DATA32_SEGMENT
    mov edi, DATA32_DESC
    
    call InitDescItem
    
    mov esi, STACK32_SEGMENT
    mov edi, STACK32_DESC
    
    call InitDescItem
    
    ; initialize GDT pointer struct
    mov eax, 0
    mov ax, ds
    shl eax, 4
    add eax, GDT_ENTRY
    mov dword [GdtPtr + 2], eax

    ; 1. load GDT
    lgdt [GdtPtr]
    
    ; 2. close interrupt
    cli 
    
    ; 3. open A20
    in al, 0x92
    or al, 00000010b
    out 0x92, al
    
    ; 4. enter protect mode
    mov eax, cr0
    or eax, 0x01
    mov cr0, eax
    
    ; 5. jump to 32 bits code
    jmp dword Code32Selector : 0


; esi    --> code segment label
; edi    --> descriptor label
InitDescItem:
    push eax

    mov eax, 0
    mov ax, cs
    shl eax, 4
    add eax, esi
    mov word [edi + 2], ax
    shr eax, 16
    mov byte [edi + 4], al
    mov byte [edi + 7], ah
    
    pop eax
    
    ret

;
;
GetMemSize:
    push eax
    push ebx
    push ecx
    push edx
    
    mov dword [MEM_SIZE], 0
    
    xor eax, eax
    mov eax, 0xE801
    
    int 0x15
    
    jc geterr
    
    shl eax, 10   ; eax = eax * 1024;
    
    shl ebx, 6    ; ebx = ebx * 64;
    shl ebx, 10   ; ebx = ebx * 1024;
    
    mov ecx, 1
    shl ecx, 20   ; ecx = 1MB
    
    add dword [MEM_SIZE], eax
    add dword [MEM_SIZE], ebx
    add dword [MEM_SIZE], ecx
    
    jmp getok
    
geterr:
    mov dword [MEM_SIZE], 0
    
getok:

    pop edx
    pop ecx
    pop ebx
    pop eax
    
    ret
    
[section .s32]
[bits 32]
CODE32_SEGMENT:   
    mov ax, VideoSelector
    mov gs, ax
    
    mov ax, Stack32Selector
    mov ss, ax
    
    mov eax, TopOfStack32
    mov esp, eax
    
    mov ax, Data32Selector
    mov ds, ax
    
    mov ebp, DTOS_OFFSET
    mov bx, 0x0C
    mov dh, 12
    mov dl, 33
    
    call PrintString
    
    mov ebp, HELLO_WORLD_OFFSET
    mov bx, 0x0C
    mov dh, 13
    mov dl, 31
    
    call PrintString
    
    jmp $


; ds:ebp    --> string address
; bx        --> attribute
; dx        --> dh : row, dl : col
PrintString:
    push ebp
    push eax
    push edi
    push cx
    push dx
    
print:
    mov cl, [ds:ebp]
    cmp cl, 0
    je end
    mov eax, 80
    mul dh
    add al, dl
    shl eax, 1
    mov edi, eax
    mov ah, bl
    mov al, cl
    mov [gs:edi], ax
    inc ebp
    inc dl
    jmp print

end:
    pop dx
    pop cx
    pop edi
    pop eax
    pop ebp
    
    ret
    
Code32SegLen    equ    $ - CODE32_SEGMENT

[section .gs]
[bits 32]
STACK32_SEGMENT:
    times 1024 * 4 db 0
    
Stack32SegLen equ $ - STACK32_SEGMENT
TopOfStack32  equ Stack32SegLen - 1

通过之前相同的设置以及断点设置，得到的值为0x02000000，通过进制转换为33554432，通过计算为32MB.

 

31 获取物理内存容量 上

 

 

 

　　

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