在长模式下更改 GDT 并更新 CS答案

【问题标题】：Change GDT and update CS while in long mode在长模式下更改 GDT 并更新 CS
【发布时间】：2016-03-19 19:10:43
【问题描述】：

我正在编写一个简单的自制 64 位操作系统，通过 UEFI 启动它。这意味着当我的代码开始执行时，它已经处于长模式，并启用了分页。

现在，在退出 UEFI 引导服务后，我想将 UEFI 构建的所有控制结构替换为我自己的。

成功更改CR3（分页结构）的内容后，我使用lgdt成功加载了一个新的GDT。

问题是，现在，为了正确使用这个新的 GDT，我需要将一个新值移动到 CS 中。在网上我找到了很多关于如何从 32 位切换到 64 位的教程，但几乎没有关于长模式到长模式的教程。

我认为我应该使用远跳，但我没能用这段代码（AT&T 语法）做到这一点：

mov %rax, %cr3   # load paging structures (it works)
lgdt 6(%rcx)     # load gdt (it works)
mov $100, %rsp   # update stack pointer (it works)

# now what I tried unsuccessfully:
pushw $8         # new code segment selector
pushq fun        # function to execute next
retfq            # far return (pops address and code segment)

没有任何 IDT，此代码在 retfq 处出现三重错误。

编辑：我检查了我的分页结构，我很确定它们不是问题的原因。事实上，没有最后三个指令，代码运行良好。问题是我需要一种更新 CS 的方法，在我的代码中仍然指的是 UEFI 构建的旧段。 retfq 是这样做的正确方法吗？或者我应该使用哪个其他指令？

提前致谢。

【问题讨论】：

信息不足。见minimal reproducible example。你怎么知道你声称的事情是有效的？旁注，您应该使用pushq $8，因为retfq 需要一个qword。另外我希望你知道rsp 仍然是指当前（缓存的）堆栈段，所以push 和retf 将使用它。最后，使用未对齐的rsp 通常是不受欢迎的，即使 cpu 会接受它。
@Jester 我确信某些指令有效，因为我独立测试了它们并且代码运行良好。另外，旧的堆栈段也可以，因为它覆盖了所有的地址空间（实际上，在长模式下，所有段都覆盖了整个地址空间，并且仅用于访问权限；段限制总是被忽略；段基仅有效fs 和 gs)。
是的，但是分页可能会将地址100 映射到一些无法访问的内存中。
@Jester 你是对的。我应该指定我多次检查了我的分页结构，它们看起来没问题。
嗯，你的意思是pushq $fun 可能吗？另请注意，立即推送仅对扩展的 32 位进行符号化。我使用的代码更像：sub $16, %rsp; movq $8, 8(%rsp); movabsq $fun, %rax; mov %rax, (%rsp); lretq.

标签： assembly 64-bit x86-64 osdev gdt

【解决方案1】：

看起来主要问题是一个简单的错字。在 at&t 语法中，pushq fun 和 pushq $fun 表示非常不同的东西，前者将内存中的 8 个字节推送到地址 fun，而后者推送fun 的地址（假设它适合 32 位符号扩展立即数） .

也就是说，lretq 还期望选择器是一个完整的 8 字节 qword，所以 pushw $8 应该真的是 pushq $8。只要额外的 6 个字节可读，字大小的推送仍然有效，但它会使堆栈不平衡。如果您重新加载堆栈指针，这可能无关紧要。

避免上述所有陷阱的替代代码如下所示：

sub $16, %rsp
movq $8, 8(%rsp)
movabsq $fun, %rax
mov %rax, (%rsp)
lretq

【讨论】：

我是赞成票。我本来希望 OP 也有。
如果已知 fun 小于 jmpq *fun_ptr; fun_ptr: .quad $fun; .word $8 或 32 位等效项。
谢谢。直到现在我才弄清楚如何在长模式下进行远跳。