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寫過操作系統的同學都知道，編寫os除了基礎的操作系統理論之外，最大的工作就是需要閱讀cpu手冊。注意，這裏提到的是cpu手冊，不是soc手冊。比如說，s3c2416是三星的芯片，大家拿到的一般是這款芯片的soc手冊，但是如果需要查找arm的相關信息，還是應該去arm的官網看arm7、arm9的相關手冊。學習linux也是一樣，最早期的os都是在386完成的，所以對於pc底層開發的人員來說，386怎麼學習都不過。
1、386工作模式
386有兩種工作模式，一種是實模式，訪問地址空間只有1M；另外一種是保護模式，訪問空間有4G。
2、訪問地址的方法有什麼不同
實模式下，地址就是段寄存器 << 4 + 偏移地址
保護模式下，地址就是GDT+ 段寄存器基地址 + Page分頁 + MMU表
一般GDT表中的前四個描述符write後不能修改
3、GDT、LDT、IDT是什麼
GDT是一張表，每個選項8個字節，一般用lgdt載入，輸入爲一個基地址，它存儲了GDT表的基地址和長度，共48位
LDT就是GDT裏面的一個選項，一般用lldt載入，輸入爲一個段寄存器索引
IDT也是一張表，每個表也是8個字節，一般用lidt載入，輸入爲一個基地址，它存儲了IDT表的基地址和長度，也是48位
注意：如果是實模式，那麼中斷向量表是在0x0的位置
void init()
{
unsigned char gdt_base[6];
unsigned char idt_base[6];
__asm {
lgdt gdt_base
lidt idt_base
mov ax, 0x10
lldt ax
sgdt gdt_base
sidt idt_base
}
}
4、段寄存器索引
在保護模式下，cs、ds、ss、es、fs、gs退化成一個索引。但是由於索引低3位保存了屬性，所以如果需要檢查段描述符的數值，可以直接GDT基地址 + 段寄存器來完成。同時，段寄存器也記錄了當前訪問的是LDT，還是GDT。
5、段寄存器的修改
cs外的寄存器都可以通過類似mov es/gs/ds/fs/ss ax這種方式來賦值
而cs寄存器只能通過jmp來完成，比如可以用es賦值給cs，start賦值給ip
__asm {
start:
jmp es:start
}
6、其他寄存器
386下面有dr0、dr1、dr2、dr3、dr4等調試寄存器，對於理解軟件調試很有幫助
除此之外，還有mmx、sse等多媒體指令，主要用於性能加速
__asm {
mov eax, dr0
mov eax, dr1
mov eax, dr2
mov eax, dr3
}
7、CALL門
作爲GDT表的一個段描述符存入，用段寄存器訪問，但是裏面的屬性、內容不同
CALL門會使用到兩個段描述符，這是稍微一點不同的地方
CALL門和jump使用廣泛，不同的優先級別會導致不同的壓棧方法，需要注意下
這種門描述符，一般不涉及具體的地址，它需要和一個段選擇符綁定在一起。
8、TSS和任務門
用一塊內存記錄TSS下的寄存器佈局內容（全局變量就可以），接着用一個GDT段描述符記錄這塊空間，最後用ltr指令 + 段寄存器進行加載。TSS和多任務綁定在一起，任務的切換，會導致GDT/LDT和TR寄存器的更新。一般GDT負責整個系統的佈局，LDT負責線程空間的分佈，而TR就是每個線程的上下文。TSS表示一段空間保存寄存器數據，而任務門表示一個任務狀態。每個任務可以都有一個屬於自己的TSS。
__asm {
mov eax, 0x10
ltr eax
}
jump到LDT中的任務門或者GDT中的某個TSS都會產生上下文切換。TSS中的地址也會保存在TCB信息頭當中。所有的操作都是硬件幫忙完成的，軟件做的其實就是切換了一下tr寄存器。
9、CPL、RPL、DPL
CPL表示當前段寄存器的優先級，一般特指cs中的優先級
RPL表示擬使用的優先級，表示cs外其他段寄存器的優先級
DPL表示段描述符的優先級，表示GDT表中描述符的優先級
10、如何進入保護模式
開啓A20 + cr0 pe位置起
11、如何分頁
開啓cr0 pg位 + 設置cr3寄存器，即MMU的目錄首地址
在此之前，應該準備好表目錄和頁目錄，可以用GDT的描述符生成，一個段描述符對應一個目錄
初始化好就可以
MMU裏面的表目錄、頁目錄屬性特別多，用到的時候學就可以了。
保護模式默認是分段模式，分頁模式開啓後，cpu會再做一次MMU的映射工作，這就是它的基本原理。
__asm {
mov eax, cr0
mov cr0, eax
mov eax, cr3
mov cr3, eax
}
12、如何eflags置位
__asm {
pushfd
pop eax
or eax,0x1
push eax
popfd
}
13、輸入輸出
in、out指令
__asm {
mov dx, 0x1234
in ax, dx
out dx, ax
}
14、系統調用
int 15/ int 21等等，通過系統調用可以讓cpu從用戶模式跳入內核模式
__asm {
int 10
int 15
int 21
}
15、tlb和cache問題
查找對應彙編指令解決，參考IA32 Architecture Developer‘s Manual II
還有一種方法就是參考linux 386 cpu抑制部分的代碼
16、參考資料有哪些
IA32 Architecture Developer‘s Manual I,II, III
<自己動手寫操作系統>中第二章
<linux 0.11完全解析>
<X86 彙編語言 從實模式到保護模式>
17、主要的分析工具
qemu + gcc + binutils 等工具
PS:
從上面的描述也知道，數據空間 + 段描述符 + 段寄存器是保護模式學習的重中之重。理解了這個，其他概念都可以迎刃而解。當然，有了概念的理解還是不夠的，最好利用qemu實踐一下，或者找一些開源代碼，比如ucore，實際操作一把，效果更好。
對於操作系統來說，OS不一定會使用到全部cpu特性。即使像linux這樣大的系統，他們使用到的也只是一個通用的cpu特性，只要滿足指令集、寄存器、輸入輸出、異常、中斷、MMU、cache、多 core通信這些基本功能就行了。