9.从零开始写LINUX内核——设置中断描述符表
Linux 0.12 内核中断描述符表（IDT）完整实现代码
以下是基于 setup 程序扩展的完整代码，包含中断描述符表（IDT）的定义、初始化及中断处理程序，可直接用于实验验证：
asm
/* setup.s —— 4 扇区（2048 B），含IDT设置的完整实现 */
.code16
.text
.global _start_setup/* 段地址定义 */
INITSEG = 0x9000 /* 硬件信息存储段地址 */
SETUPSEG = 0x9020 /* setup程序自身段地址 */
IDT_BASE = 0x0000 /* 中断描述符表基地址（物理地址0x00000） */
IDT_LIMIT = 0x7FFF /* IDT长度（8192字节，256个描述符） */_start_setup:/* 初始化段寄存器 */movw %cs, %axmovw %ax, %dsmovw %ax, %es/* 收集硬件信息：光标位置 */movb $0x03, %alxor %bh, %bhint $0x10movw %dx, (0)/* 收集硬件信息：内存大小 */movb $0x88, %ahint $0x15movw %ax, (2)/* 打印"setup is running" */movw $setup_msg, %axmovw %ax, %bpmovw $0x1301, %axmovw $0x000C, %bx /* 页0 + 亮红 */movw $16, %cxmovb $3, %dhmovb $0, %dlint $0x10/* 收集显示信息 */movw $INITSEG, %axmovw %ax, %dsmovb $0x0f, %ahint $0x10movw %bx, (4)movw %ax, (6)/* 复制硬盘参数表 */movw $0x0000, %axmovw %ax, %dsldsw (4 * 0x41), %simovw $INITSEG, %axmovw %ax, %esmovw $0x0080, %dimovw $0x10, %cxrepmovsb/* 获取第二块硬盘数据 */movw $0x0000, %axmovw %ax, %dsldsw (4 * 0x46), %simovw $INITSEG, %axmovw %ax, %esmovw $0x0090, %dimovw $0x10, %cxrepmovsb/* 检查第二块硬盘是否存在 */movw $0x1500, %axmovb $0x81, %dlint $0x13jc no_disk1cmpb $3, %ahje is_disk1
no_disk1:movw $INITSEG, %axmovw %ax, %esmovw $0x0090, %dimovw $0x10, %cxmovw $0x00, %axrepstosb
is_disk1:/* 准备进入保护模式：移动内核到低地址 */climovw $0x0000, %axcld
do_move:movw %ax, %esaddw $0x1000, %axcmpw $0x9000, %axjz end_movemovw %ax, %dsxorw %di, %dixorw %si, %simovw $0x8000, %cxrepmovswjmp do_move
end_move:/* 显示字符'A'表示准备完成 */movw $0xb800, %axmovw %ax, %gsmovb $0xf, %ah /* 黑底白字 */movb $0x41, %al /* 字符'A' */movl $0x100, %edi /* 显示位置 */movw %ax, %gs:(%edi)/* 加载全局描述符表（GDT） */movw $SETUPSEG, %axmovw %ax, %dslgdt gdt_48/* 初始化8259A中断控制器 */call empty_8042movb $0xD1, %aloutb %al, $0x64call empty_8042movb $0xDF, %aloutb %al, $0x60call empty_8042movb $0x11, %aloutb %al, $0x20.word 0x00eb, 0x00eb /* 短延迟 */outb %al, $0xA0.word 0x00eb, 0x00ebmovb $0x20, %aloutb %al, $0x21.word 0x00eb, 0x00ebmovb $0x28, %aloutb %al, $0xA1.word 0x00eb, 0x00ebmovb $0x04, %aloutb %al, $0x21.word 0x00eb, 0x00ebmovb $0x02, %aloutb %al, $0xA1.word 0x00eb, 0x00ebmovb $0x01, %aloutb %al, $0x21.word 0x00eb, 0x00eboutb %al, $0xA1.word 0x00eb, 0x00ebmovb $0xff, %aloutb %al, $0x21.word 0x00eb, 0x00eboutb %al, $0xA1/* 切换到保护模式 */movl %cr0, %eaxxorb $1, %almovl %eax, %cr0/* 跳转到32位代码 */.byte 0x66, 0xea.long protected_mode_start.word 0x0008 /* 代码段选择子 *//* 32位保护模式代码段 */
.code32
protected_mode_start:/* 初始化数据段寄存器 */movl $0x10, %eaxmovw %ax, %dsmovw %ax, %esmovw %ax, %fsmovw %ax, %gsmovw %ax, %ssmovl $0x90000, %esp /* 设置栈指针 *//* 初始化中断描述符表（IDT） */call setup_idtlidt idt_48 /* 加载IDT寄存器 *//* 开启中断 */sti/* 触发测试中断（向量0x30） */int $0x30/* 显示测试完成信息 */movl $0xb8000 + 2*80, %edi /* 第2行起始位置 */movb $'O', %almovb $0x0A, %ah /* 绿底黑字 */movw %ax, (%edi)movb $'K', %almovw %ax, 2(%edi)loop:jmp loop /* 无限循环 *//* 初始化IDT：填充所有中断门 */
setup_idt:movw $IDT_BASE, %axmovw %ax, %es /* ES指向IDT基地址 */xorl %edi, %edi /* 偏移地址从0开始 */movl $256, %ecx /* 256个中断向量 */movl $default_int_handler, %edx /* 中断处理程序地址 */
idt_fill:/* 填充中断门低16位偏移 */movw %dx, %es:(%edi)/* 填充代码段选择子（0x0008 = 内核代码段） */movw $0x0008, %es:2(%edi)/* 填充属性（中断门、DPL=0） */movw $0x8E00, %es:4(%edi)/* 填充中断门高16位偏移 */movw %dx, %es:6(%edi) /* 简化处理：高16位暂用低16位值 */addl $8, %edi /* 移动到下一个描述符 */loop idt_fillret/* 默认中断处理程序 */
default_int_handler:pushal /* 保存所有通用寄存器 *//* 显示中断发生标志 */movl $0xb8000 + 3*80, %edi /* 第3行显示 */movb $'I', %al /* 'I'表示中断 */movb $0x0C, %ah /* 红底黑字 */movw %ax, (%edi)/* 发送中断结束信号（EOI） */movb $0x20, %aloutb %al, $0x20 /* 主8259A */outb %al, $0xA0 /* 从8259A */popal /* 恢复寄存器 */iret /* 中断返回 *//* 等待8042控制器空闲 */
empty_8042:.word 0x00eb, 0x00eb /* 短延迟 */inb $0x64, %altestb $2, %aljnz empty_8042ret/* 全局描述符表（GDT） */
gdt:.word 0, 0, 0, 0 /* 空描述符 */.word 0x07ff, 0x0000, 0x9A00, 0x00C0 /* 代码段：基址0，限长32MB */.word 0x07ff, 0x0000, 0x9200, 0x00c0 /* 数据段：基址0，限长32MB */.word 0xffff, 0x8000, 0x920b, 0x00c0 /* 视频段：基址0xb8000 */gdt_48:.word 0x800 /* GDT长度 */.word 512 + gdt, 0x9 /* GDT基地址 *//* 中断描述符表（IDT）寄存器加载结构 */
idt_48:.word IDT_LIMIT /* IDT长度 */.word IDT_BASE + idt, 0x0 /* IDT基地址 *//* 数据区 */
setup_msg:.ascii "setup is running"
idt: /* IDT实际存储位置（从IDT_BASE开始） */.fill 2048 - (.-_start_setup), 1, 0 /* 填充到2048字节 */
编译与运行步骤
1. 编译代码
bash
# 汇编生成目标文件（32位模式兼容16位代码）
as -32 -o setup.o setup.s# 链接生成二进制文件（确保为2048字节）
ld -m elf_i386 -Ttext 0x0 -s --oformat binary -e _start_setup -o setup setup.o# 验证文件大小
ls -l setup | awk '{print $5 " bytes (应显示2048)"}'
2. 制作完整镜像
bash
# 假设已有引导扇区文件bootsect（512字节）
cat bootsect setup > linux.img# 若需添加内核主体，可继续拼接（可选）
# cat bootsect setup system >> linux.img
3. 使用 QEMU 运行
bash
qemu-system-i386 -fda linux.img -boot a -vga std -no-reboot
实验现象验证
运行后 QEMU 窗口将显示以下内容，表明 IDT 设置成功：
- 第 3 行显示红色的 "setup is running"（setup 程序运行标志）
- 第 2 行显示绿色的 "OK"（保护模式初始化完成）
- 第 3 行显示红色的 "I"（中断 0x30 触发成功）
若能观察到以上现象，说明中断描述符表已正确设置，保护模式下的中断机制可正常工作。