Защищённый режим

Министерство образования  Российской федерации

Череповецкий государственный  университет

Институт информационных технологий

Кафедра информационной безопасности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Аппаратные средства вычислительной техники»

 

Тема:

«Защищённый режим»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент группы

 

Проверил:

преподаватель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Череповец

 

 

Цель работы

Целью данной работы является вход в защищённый режим из Windows 93 или Windows 95

Теория

Чтобы перейти в защищенный режим, достаточно установить бит РЕ — нулевой бит в управляющем регистре CR0, и процессор немедленно окажется в защищенном режиме. Единственное дополнительное требование, которое предъявляет Intel, — чтобы в этот момент все прерывания, включая немаскируемое, были отключены.

Программа

Программа, выполняет переход в защищенный режим и пишет из него сообщение.

Работает  в DOS в реальном режиме и в DOS-окне Windows 95 (Windows

перехватывает исключения, возникающие при попытке  перехода в защищенный

режим из V86, и  позволяет нам работать, но только на минимальном уровне

привилегий). Программа сделана в MASM.

Компиляция:

pm0.asm

   ml /c pm0.asm

   link pm0.obj,,NUL,,,

   exe2bin pm0.exe pm0.com

 

        .model     tiny

        .code

        .386p                          ; программа рассчитана на 80386 процессор

        org        100h                ; это СОМ-программа

start:

; подготовить  сегментные регистры

        push       cs

        pop        ds               ; DS - сегмент данных (и кода) нашей программы

        push       0B800h

        pop        es               ; ES - сегмент видеопамяти

; проверить,  находимся ли мы уже в защищенном  режиме

        mov        еах,cr0             ; прочитать регистр CR0

        test       al,1                ; проверить бит РЕ,

        jz         no_V86              ; если он ноль - мы можем продолжать,

                                       ; иначе - сообщить об ошибке  и выйти

        mov        ah,9                ; функция DOS 09h

        mov        dx,offset v86_msg   ; DS:DX - адрес строки

        int        21h                 ; вывод на экран

        ret                            ; конец СОМ-программы

; (раз это  защищенный режим, в котором  работает наша DOS-программа, это должен быть режим V86)

v86_msg db         "Процессор в режиме V86 - нельзя переключиться в РМ"

; сюда передается  управление, если мы запущены  в реальном режиме

no_V86:

; запретить  прерывания

        cli

; запретить  немаскируемое прерывание

        in         al,70h              ; индексный порт CMOS

        or         al,80h              ; установка бита 7 в нем запрещает NMI

        out        70h,аl

; перейти  в защищенный режим

        mov        еах,cr0             ; прочитать регистр CRO

        or         al,1                ; установить бит РЕ,

        mov        cr0,eax             ; с этого момента мы в защищенном режиме

; вывод на  экран

        xor        di,di               ; ES:DI - начало видеопамяти

        mov        si,offset message   ; DS:SI - выводимый текст

        mov        cx,message_l

        rep        movsb               ; вывод текста

        mov        ax,0720h            ; пробел с атрибутом 07h

        mov        cx,rest_scr         ; заполнить этим символом остаток экрана

        rep        stosw

; текст сообщения  с атрибутом после каждого  символа для прямого вывода  на экран

message      db    'Н',7,'е',7,'l',7,'l',7,'о',7,' ',7, 'f',7,'r',7,'o',7,'m',7

             db    ' ',7,'Р',7,'М',7

; его длина  в байтах

message_l = $ - message

; длина оставшейся  части экрана в словах

rest_scr = (80*25)-(2*message_l)

        end        start

Процессор, обращаясь к памяти, должен определить адрес начала сегмента из дескриптора в таблице дескрипторов, находящейся в памяти, используя селектор, находящийся в сегментном регистре, в качестве индекса. В то же время в этом примере мы обращаемся к памяти из защищенного режима, вообще не описав никаких дескрипторов, и в сегментных регистрах у нас находятся те же числа, что и в реальном режиме.

Дело в  том, что, начиная с процессора 80286, размер каждого сегментного регистра — CS, SS, DS, ES, FS и GS — не два байта, а десять, восемь из которых недоступны для программ, точно так же, как описанные выше регистры LDTR и TR. В защищенном режиме при записи селектора в сегментный регистр процессор копирует весь определяемый этим селектором дескриптор в скрытую часть сегментного регистра и больше не пользуется этим селектором вообще. Таблицу дескрипторов можно уничтожить, а обращения к памяти все равно будут выполняться, как и раньше. В реальном режиме при записи числа в сегментный регистр процессор сам создает соответствующий дескриптор в его скрытой части. Этот дескриптор описывает 16-битный сегмент, начинающийся по указанному сегментному адресу с границей 64 Кб. Когда мы переключились в защищенный режим в программе pm0.asm, эти дескрипторы остались на месте и мы могли обращаться к памяти, не принимая во внимание то, что у нас написано в сегментном регистре. Разумеется, в этой ситуации любая попытка записать в сегментный регистр число привела бы к немедленной ошибке (исключение #GP с кодом ошибки, равным загружаемому значению).

Вывод

Мы вошли в защищённый режим из Windows 95. А также написали “Hello from PM” из этого режима.