Long Mode
Aus Lowlevel
Der Long Mode ist ein CPU-Modus neuerer CPUs, in dem erstmals 64-Bit-Allzweckregister zur Verfügung stehen. Wie auch beim Protected Mode starten Prozessoren, die diesen Modus unterstützen, aus Kompatibilitätsgründen zunächst im Real Mode mit deaktiviertem A20-Gate.
Inhaltsverzeichnis |
Eigenschaften
- Address-/Registerbreite beträgt 64 Bit
- Viele neue Register (z.B. R8-R15, CR8-CR15, ...)
- ...
Überprüfung der Unterstützung
CPUs, die den Long Mode unterstützen, setzen bei einem Aufruf der CPUID Funktion 0x80000001 das Long-Mode-Capable-Bit (Bit 29) im EDX-Register auf 1. Sicherheitshalber sollte man auch noch überprüfen, Physical Address Extensions unterstützt werden.
mov eax, 0x80000001 cpuid ; CPUID Funktion 0x8000_0001 aufrufen and edx, 0x20000000 ; LM-Bit isolieren test edx, edx ; Wenn EDX jetzt 0 ist, war das LM-Bit nicht gesetzt jz long_unsupported ; Long Mode nicht unterstützt! mov eax, 0x00000001 cpuid ; CPUID Funktion 0x0000_0001 aufrufen and edx, 0x00000040 ; PAE-Bit isolieren test edx, edx ; Wenn EDX jetzt 0 ist, war das PAE-Bit nicht gesetzt jz long_unsupported ; Long Mode nicht unterstützt! jmp long_supported ; Long Mode unterstützt!
Aktivierung des Long Mode
Um in den Long Mode umschalten zu können, muss erst einmal der Protected Mode aktiviert werden (Es geht auch anders). Eine weitere Voraussetzung ist, dass das Physical Address Extension-Bit (Bit 5) im CR4 Register gesetzt und Paging aktiviert ist. Jetzt kann der Long Mode mit dem Setzen des LME-Bits (Bit 8) im MSR 0xC0000080 aktiviert werden. Im eigentlichen Long Mode befindet man sich aber erst, wenn man in ein 64-Bit-Code-Segment wechselt, das im Vergleich zu den 32-Bit-Code-Segmenten in seinem Descriptor das L-Bit (Bit 21) im 2. DWord gesetzt hat.
Achtung!
Das Paging funktioniert im Long Mode ein wenig anders als im Protected Mode.
Sobald man diesen Beispielcode um ein paar Pagingstrukturen erweitert, aktiviert er den Long Mode.
mov eax, cr4 ; CR4 einlesen or eax, 0x20 ; Physical Address Extension-Bit setzen mov cr4, eax ; CR4 beschreiben ; ~~~~~~~~~ ; Pagingstrukturen initialisieren mov eax, PML4_ADDRESS ; Die Adresse des Page Map Level 4 hier eintragen mov cr3, eax mov ecx, 0xC0000080 ; Wir brauchen Zugriff aus das MSR-Register 0xC0000080 rdmsr ; MSR-Register einlesen or eax, 0x00000100 ; Long Mode einschalten wrmsr ; MSR-Register beschreiben mov eax, cr0 ; CR0 einlesen or eax, 0x80000000 ; Das Paging-Bit setzen mov cr0, eax ; CR0 beschreiben, ab jetzt sind wir im Long Mode jmp 0x30:kernel.longmode; Far Jmp in 64-Bit Code Segment [bits 64] kernel.longmode: ; Jetzt führen wir auch endlich 64-Bit Code aus jmp $ ; Endlosschleife xD
Es geht auch anders
Hinweis:
Hier folgt in Kürze eine Beschreibung, wie man den Long Mode auch direkt vom Real Mode aus aktivieren kann.
