# head.s包含32位保护模式初始化设置代码、时钟中断代码、系统调用中断代码和两个任务的代码。
# 在初始化完成之后程序移动到任务0开始执行，并在时钟中断控制下进行任务0和1之间的切换操作。
LATCH		= 11930				# 定时器初始计数值，即每隔10毫秒发送一次中断请求。	问：为何是这个值？
SCRN_SEL	= 0x18				# 屏幕显示内存段选择符。	问：以下这些选择符是怎么定的值？
TSS0_SEL	= 0x20				# 任务0的TSS段选择符。
LDT0_SEL	= 0x28				# 任务0的LDT段选择符。
TSS1_SEL	= 0x30				# 任务1的TSS段选择符。
LDT1_SEL	= 0x38				# 任务1的LDT段选择符。
.global	startup_32	# 作用？	
.text	# 表示可执行代码段（问：实际在编译时有什么影响吗？）
startup_32:
# 首先加载数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和堆栈指针ESP。所有段的线性基地址都是0.
	movl	$0x10, %eax		# 0x10是GDT中数据段选择符。
# 解释一下以上的数据段选择符为什么是0x10：
# 首先，要知道段选择符的格式为：15-3:描述符索引；2:TI(Table index表指示标志)；1-0:RPL(Requested Privilege Level请求特权级)
# 这里，实际上数据段应该是第二个段，故索引的二进制为10,而TI和RPL都是0，所以，后面添三位0，乘以8，故选择符即为：0x10(=10 0 00)
	mov		%ax, %ds		# ds就是存放数据段选择符的段寄存器，这条指令将ax的值0x0010传递给ds寄存器
	lss		init_stack, %esp	# LSS:加载堆栈段(问：标号init_stack默认是一个多少位的地址？)
						# lss mem, reg: mem低字->reg，mem高字->ss (问：1.低字和高字分别占多少位？这样说来，该堆栈段的长度即使2^(mem低字的位数喽？) 2.指令有什么影响？ 3.堆栈段描述符为什么不在GDT中？)
# 在新的位置重新设置IDT和GDT表。
	call	setup_idt
	call	setup_gdt
	movl	$0x10, %eax
	mov	%ax, %ds		# ds没有变，这句可省略
	mov	%ax, %es
	mov	%ax, %fs
	mov	%ax, %gs	
	lss	init_stack, %esp	# ss和esp也都没有变，这句可省略
# 设置8253定时芯片。把计数器通道0设置成每隔10毫秒向中断控制器发送一个中断请求信号。
# 下面介绍一下8253定时芯片：
# 8253具有3个独立的计数通道，采用减1计数方式。在门控信号有效时，每输入1个计数脉冲，通道作1次计数操作。当计数脉冲是已知周期的时钟信号时，计数就成为定时。
# 方式3为：方波发生器，最适合计算机。		
	movb	$0x36, %al				# 控制字：设置通道0工作在方式3、计数器初值采用二进制。
	movl	$0x43, %edx				# 8253芯片控制字寄存器写端口。
	outb	%al, %dx
	movl	$LATCH, %eax			# 初始计数值设置为LATCH(1193180/100),即频率100HZ。(问：这里是什么意思？1193180是怎么出来的？)
	movl	$0x40, %edx				# 通道0的端口。
	outb	%al, %dx				# 分两次把初始计数值写入通道0.
	movb	%ah, %al
	outb	%al, %dx
# 在IDT表第8和第128(0x80)项处分别设置定时中断门描述符和系统调用陷阱门描述符。
# 这里先解释一下int $0x80:
# int $0x80是一条AT&T语法的中断指令，用于Linux的系统调用。
# Linux系统下的汇编语言比较喜欢用AT&T的语法，如果翻译成Intel的语法就是int 80h，就像我们在Intel的语法下的DOS汇编中经常用的int 21h调用DOS中断，同样如果换成AT&T语法就是int $0x80。
# 不过无论使用那一种语法，int $0x80或者int 80h都是针对Linux的，在DOS或者Windows下不起相应作用。反之亦然。		
	movl	$0x00080000, %eax		# 中断程序属内核，即EAX高字是内核代码段选择符0x0008(即索引为1，TI=0，RPL=00)
	movw	$timer_interrupt, %ax	# 设置定时中断门描述符。取定时中断处理程序地址。
	movw	$0x8E00, %dx			# 中断门类型是14(屏蔽中断)，特权级0或硬件使用。
	movl	$0x08, %ecx				# 开机时BIOS设置的时钟中断向量号8.这里直接使用它。
	lea		idt(, %ecx, 8), %esi	# 把IDT描述符0x08地址放入ESI中，然后设置该描述符
	movl	%eax, (%esi)
	movl	%edx, 4(%esi)
	movw	$system_interrupt, %ax	# 设置系统调用陷阱门描述符。取系统通调用处理程序地址。
	movw	$0xef00, %dx			# 陷阱门类型是15，特权级3的程序可执行。
	movl	$0x80, %ecx				# 系统调用向量号是0x80。
	lea		idt(, %ecx, 8), %esi	# 把IDT描述符项0x80地址放入ESI中，然后设置该描述符。
	movl	%eax, (%esi)
	movl	%edx, 4(%esi)
# 好了，现在我们为移动到任务0(任务A)中执行来操作堆栈内容，在堆栈中人工建立中断返回时的场景。
# 注: 由于处于特权级0的代码不能直接把控制权转移到特权级3的代码中执行，但中断返回操作是可以的，因此当初始化GDT、IDT和定时芯片结束后，我们就利用中断返回指令IRET来启动运行第1个任务。
# 	  具体实现方法是在初始堆栈init_stack中人工设置一个返回环境。即把任务0的TSS段选择符加载到任务寄存器LTR中、LDT段选择符加载到LDTR中以后，
#     把任务0的用户栈指针(0x17:init_stack)和代码指针(0x0f:task0)以及标志寄存器压入栈中，然后执行中断返回指令IRET。
#     该指令会弹出堆栈上的堆栈指针作为任务0的用户栈指针，恢复假设的任务0的标志寄存器内容，并且弹出栈中代码指针放入CS：EIP寄存器中，从而开始执行任务0的代码，
#     完成了从特权级0到特权级3的控制转移。		
	
	pushfl							# 复位标志寄存器EFLAGS中的嵌套任务标志。
	andl	$0xffffbfff, (%esp)
# 解释一下EFLAGS寄存器中的NT标志：
# 位14是嵌套任务标志(Nested Task)。它控制这被中断任务和调用任务之间的链接关系。在使用CALL指令、中断或异常执行任务调用时，处理器会设置该标志。在通过使用IRET指令从一个任务返回时，处理器会检查并修改这个NT标志。
# 使用POPF/POPFD指令也可以修改这个标志，但是在应用程序中改变这个标志的状态会产生不可意料的异常。
# 嵌套任务标志NT用来控制中断返回指令IRET的执行。具体规定如下：
# (1) 当NT=0，用堆栈中保存的值恢复EFLAGS、CS和EIP，执行常规的中断返回操作；
# (2) 当NT=1，通过任务转换实现中断返回。		
	popfl
	movl	$TSS0_SEL, %eax			# 把任务0的TSS段选择符加载到任务寄存器TR。
	ltr		%ax
	movl	$LDT0_SEL, %eax			# 把任务0的LDT段选择符加载到局部描述符表寄存器LDTR。
	lldt	%ax						# TR和LDTR只需人工加载一次，以后CPU会自动处理。
	movl	$0, current				# 把当前任务号0保存在current变量中。
	sti								# 现在开启中断，并在栈中营造中断返回时的场景。
	pushl	$0x17					# 把任务0当前局部空间数据段(堆栈段)选择符如栈。 
		                                # 问：0x17是怎么来的？
						# 答：0x17是任务0的数据段选择符，由下面设置的ldt0可知，数据段Index=2，TI=1(表示在LDT中)，RPL=3(处理器的保护机制可识别4个特权级，0级到3级，详见4.5.1 段级保护)，故得0x17
	pushl	$init_stack				# 把堆栈指针入栈(也可以直接把ESP入栈)。
	pushfl					# 把标志寄存器入栈。
	pushl	$0x0f				# 把当前局部空间代码段选择符入栈。
	pushl	$task0					# 把代码指针入栈。注意！pushl和push也是有区别的，我之前写成了push，运行就出错了！
	iret							# 执行中断返回指令，从而切换到特权级3的任务0中执行。

# 以下是设置GDT和IDT中描述符项的子程序。
setup_gdt:						# 使用6字节操作数lgdt_opcode设置GDT表位置和长度。
	lgdt	lgdt_opcode		# lgdt指令加载GDT的入口地址(这里由lgdt_opcode指出)到GDTR中
	ret
setup_idt:
	lea		ignore_int, %edx	# 设置方法与设置定时中断门描述符的方法一样。
	movl	$0x00080000, %eax	# 选择符位0x0008。
	movw	%dx, %ax			# (注：ax为eax的低16位)
	movw	$0x8E00, %dx
	lea		idt, %edi
	mov		$256, %ecx			# 循环设置所有256个门描述符项。
rp_idt:	movl	%eax, (%edi)
	movl	%edx, 4(%edi)
	addl	$8, %edi
	dec		%ecx
	jne		rp_idt
	lidt	lidt_opcode
	ret

# 显示字符子程序。取当前光标位置并把AL中的字符显示在屏幕上。整屏可显示80X25个字符。
write_char:
	push %gs
	pushl %ebx
#	pushl %eax
	mov $SCRN_SEL, %ebx
	mov %bx, %gs
	movl scr_loc, %ebx
	shl $1, %ebx
	movb %al, %gs:(%ebx)
	shr $1, %ebx
	incl %ebx
	cmpl $2000, %ebx
	jb 1f
	movl $0, %ebx
1:	movl %ebx, scr_loc	
	popl %ebx
	pop %gs
	ret

# 以下是3个中断处理程序：默认中断、定时中断和系统调用中断。
# ignore_int是默认的中断处理程序，若系统产生了其他中断，则会载屏幕显示一个字符‘C’。
.align	2	# align是对齐的指令	(注意：之后来好好研究一下关于对齐这个问题)		
ignore_int:
	push	%ds
	pushl	%eax
	movl	$0x10, %eax		# 首先让DS指向内核数据段，因为中断程序属于内核。
	mov		%ax, %ds
	movl	$67, %eax		# 在AL中存放字符'C'的代码，调用显示程序显示在屏幕上。
	call	write_char
	popl	%eax
	pop		%ds
	iret
	
# 这是定时中断处理程序。其中主要执行任务切换操作。	
.align	2
timer_interrupt:
	push	%ds
	pushl	%eax
	movl	$0x10, %eax		# 首先让DS指向内核数据段。这两句不要不影响。
	mov		%ax, %ds
	movb	$0x20, %al		# 然后立刻允许其他硬件中断，则向8253发送EOI命令。 这两句必须要！
	outb	%al, $0x20
	movl	$1, %eax
	cmpl	%eax, current
	je 1f
	movl	%eax, current	# 若当前任务是0，则把1存入current，并跳转到任务1
	ljmp	$TSS1_SEL, $0	# 去执行。注意跳转的偏移值无用，但需要写上。
	jmp		2f
1:	movl	$0, current		# 若当前任务是1，则把0存入current，并跳转到任务0
	ljmp	$TSS0_SEL, $0
2:	popl	%eax
	pop		%ds
	iret
	
# 系统调用中断int0x80处理程序。该示例只有一个显示字符功能。
# 说明：system_interrup这个中断处理程序将由两个任务来调用。	
.align	2
system_interrupt:
	push	%ds
	pushl	%edx
	push	%ecx
	pushl	%ebx
	pushl	%eax
	movl	$0x10, %edx	# 首先让DS指向内核数据段
	mov	%dx, %ds
	call	write_char	# 然后调用显示字符子程序write_char, 显示AL中的字符
	popl	%eax
	popl	%ebx
	popl	%ecx
	popl	%edx
	pop	%ds
	iret
	
/*****************************************************************/
current:	.long 0			# 当前任务号(0或1)。
scr_loc:	.long 0			# 屏幕显示位置。按从左上角到右下角顺序显示。

.align	2
lidt_opcode:
	.word	256*8-1			# 加载IDTR寄存器的6字节操作数：表长度和基地址。
	.long	idt
lgdt_opcode:
	.word	(end_gdt-gdt)-1	# 这个16位数表示GDT的段限长(注意：书P88:限长为0表示有1个有效字节。因为段描述符总是8字节长，因此GDT的限长值应该设置成总是8的倍数减1(即8N-1))	问：1.N在哪里？
	.long	gdt				# 这个32位数表示GDT的基地址
	
.align	8 
idt:	.fill	256,8,0			# IDT表空间。每个门描述符8字节，共占用2KB字节。(注：.fill伪指令？？？)

gdt:	.quad	0x0000000000000000		# GDT表。第1个描述符不用。
	.quad	0x00c09a00000007ff		# 第2个是内核代码段描述符。其选择符是0x08。
	.quad	0x00c09200000007ff		# 第3个是内核数据段描述符。其选择符是0x10。
	.quad	0x00c0920b80000002		# 第4个是显示内存段描述符。其选择符是0x18。
	.word	0x68, tss0, 0xe900, 0x0	# 第5个是TSS0段的描述符。其选择符是0x20
	.word	0x40, ldt0, 0xe200, 0x0 # 第6个是LDT0段的描述符。其选择符是0x28
	.word	0x68, tss1, 0xe900, 0x0 # 第7个是TSS1段的描述符。其选择符是0x30
	.word	0x40, ldt1, 0xe200, 0x0 # 第8个是LDT1段的描述符。其选择符是0x38
end_gdt:
	.fill	128,4,0					# 初始内核堆栈空间(问：.fill是什么意思？)
init_stack:
	.long	init_stack				# 堆栈段偏移位置。
	.word	0x10					# 堆栈段同内核数据段
# 下面是任务0的LDT表段中的局部段描述符。
.align 8
ldt0:	.quad	0x0000000000000000		# 第1个描述符，不用。
	.quad	0x00c0fa00000003ff		# 第2个局部代码段描述符，对应选择符是0x0f
	.quad	0x00c0f200000003ff		# 第3个局部数据段描述符，对应选择符是0x17
# 下面是任务0的TSS段的内容。注意其中标号等字段在任务切换时不会改变。
tss0:	.long	0						/* back link */
	.long	krn_stk0, 0x10			/* esp0, ss0 */
	.long	0, 0, 0, 0, 0			/* esp1, ss1, esp2, ss2, cr3 */
	.long	0, 0, 0, 0, 0			/* eip,	eflags, eax, ecx, edx */
	.long	0, 0, 0, 0, 0			/* ebx, esp, ebp, esi, edi */
	.long	0, 0, 0, 0, 0, 0		/* es, cs, ss, ds, fs, gs */
	.long	LDT0_SEL, 0x8000000		/* ldt, trace bitmap */
		
	.fill	128, 4, 0				# 这是任务0的内核栈空间。
krn_stk0:
	
# 下面是任务1的LDT表段内容和TSS段内容
.align 8
ldt1:	.quad	0x0000000000000000		# 第1个描述符，不用
	.quad	0x00c0fa00000003ff		# 选择符是0x0f，基地址=0x00000。
	.quad	0x00c0f200000003ff		# 选择符是0x17，基地址=0x00000。

tss1:	.long	0						/* back link */
	.long	krn_stk1, 0x10			/* esp0, ss0 */
	.long	0, 0, 0, 0, 0			/* esp1, ss1, esp2, ss2, cr3 */
	.long	task1, 0x200			/* eip,	eflags */
	.long	0, 0, 0, 0				/* eax, ecx, edx, ebx */
	.long	usr_stk1, 0, 0, 0		/* esp, ebp, esi, edi */
	.long	0x17, 0x0f, 0x17, 0x17, 0x17, 0x17	/* es, cs, ss, ds, fs, gs */
	.long	LDT1_SEL, 0x8000000		/* ldt, trace bitmap */
		
	.fill	128, 4, 0				# 这是任务1的内核栈空间。其用户栈直接使用初始栈空间。
krn_stk1:

# 下面是任务0和任务1的程序，他们分别循环显示字符'A'和'B'。
task0:
	movl	$0x17, %eax			# 首先让DS指向任务的局部数据段。
	movw	%ax, %ds			# 因为任务没有使用局部数据，所以这两句可省略。
	movb	$65, %al			# 把需要显示的字符'A'放入寄存器中。
	int	$0x80				# 执行系统调用，显示字符。
	movl	$0xfff, %ecx			# 执行循环，起延时作用。
1:	loop	1b
	jmp	task0				# 跳转到任务代码开始处继续显示字符。
task1:
	movb	$66, %al			# 把需要显示的字符'B'放入寄存器中。
	int	$0x80				# 执行系统调用，显示字符。
	movl	$0xfff, %ecx			# 执行循环，起延时作用。
1:	loop	1b
	jmp	task1				# 跳转到任务代码开始处继续显示字符。

	.fill	128,4,0				# 这是任务1的用户栈空间。
usr_stk1: