Защищенный режим процессоров Intel 80286/80386/80486

9.7. Недокументированная команда LOADALL

Оказывается, для процессора i80286 существует способ получения доступа к расширенной памяти, не переключаясь в защищённый режим. Для этого может быть использована недокументированная команда LOADALL, имеющая код 0F05h (команда не имеет операндов). Эта команда не описана в справочниках по процессору i80286, информация о ней поставляется фирмой Intel по запросу. Те сведения о команде LOADALL, которые приведены в нашей книге, получены по электронной почте из BBS и могут быть использованы только для расширения вашего кругозора и для оценки полезности этой команды в ваших разработках.

Команда LOADALL первоначально была задумана фирмой Intel как тестовая. Однако оказалось, что она пригодна и для обращения к расширенной памяти в реальном режиме. Широко известный драйвер расширенной памяти HIMEM.SYS обращается в область адресов выше первого мегабайта именно с помощью команды LOADALL (а не переключаясь в защищённый режим и возвращаясь обратно, как это можно было бы предположить).

Команда LOADALL сокращает время, требуемое драйверу HIMEM.SYS на доступ к расширенной памяти, так как время на переключение в защищённый режим и обратное переключение достаточно велико по сравнению с временем, необходимым на копирование данных из основной памяти в расширенную или обратно.

Другое применение команды - драйвер электронного диска Microsoft RAMDRIVE.SYS и блок совместимости операционной системы Microsoft OS/2 версии 1.x.

Секрет команды LOADALL заключается в том, что она загружает ВСЕ регистры процессора, и может выполняться в реальном режиме. Изменяя поле базы регистра кэша дескриптора (внутренний системный регистр процессора) программа может обратиться к сегменту, лежащему за пределами первого мегабайта адресного пространства.

Как мы уже говорили, команда LOADALL не имеет операндов. Регистры загружаются из буфера, который имеет длину 102 байта и должен быть подготовлен в области памяти с физическим адресом 00800h.

Формат буфера представлен в следующей таблице:

Таблица 16. Формат буфера для команды LOADALL.

Для ускорения доступа к содержимому дескрипторных таблиц в процессоре имеются так называемые теневые регистры или регистры кэша дескрипторов. Когда процессор загружает селектор в сегментный регистр, автоматически выполняется загрузка соответствующего регистра кэша дескриптора. Не существует какого-либо иного способа загрузить кэш дескриптора явно из программы с помощью обычных команд. Однако вы можете воспользоваться для этого командой LOADALL, подготовив в описанном выше буфере необходимые значения.

Формат кэша дескриптора приведён в следующей таблице:

Таблица 17. Формат кэша дескриптора.

Можно предложить следующий алгоритм использования команды LOADALL:

• Запретитите прерывания.
• Сохраните где-нибудь в буфере программы область памяти, начинающуюся с адреса 00800h и имеющую длину 102 байта.
• Заполните буфер для команды LOADALL необходимыми значениями для всех загружаемых регистров. Базовый адрес в области кэша дескриптора сегмента данных должен указывать на необходимый вам участок расширенной памяти.
• Выполните команду LOADALL. Сегмент данных теперь будет указывать на область расширенной памяти.
• Выполните запись или чтение области расширенной памяти.
• Восстановите базовый адрес сегмента данных в кэше дескриптора данных в буфре, расположенном по адресу 00800h.
• Выполните команду LOADALL ещё раз.
• Восстановите содержимое сохранённого ранее буфера.
• Разрешите прерывания.

При выполнении команды LOADALL не делается никаких проверок. Вам необходимо самим позаботиться о том, чтобы загружаемые в регистры процессора значения имели какой-нибудь смысл. В противном случае состояние процессора окажется непредсказуемым.

Команда LOADALL может выполняться в защищённом режиме в нулевом приоритетном кольце. Но, к сожалению, эту команду нельзя использовать для переключения процессора из защищённого в реальный режим.

Процессор i80387 также имеет команду LOADALL, но её код и выполняемые функции другие.