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第一道闸是构建。和 001 一样,002 没有 host 侧自动化测试,构建本身就是冒烟:

bash

cmake -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -S .
cmake --build build -j$(nproc)

build/boot/stage2.bin 能产出、cinux.img 能拼好,就过。

第二道闸是跑起来分两段看。cmake --build build --target run:

切 PM 之前(还在实模式):看 QEMU 窗口,001 那几行文本(Stage2 OK、Mode info OK, switching...)照常出现,屏幕切进图形模式。这段和 001 完全一样。
切 PM 之后(没 BIOS、屏幕是图形):没有任何屏幕/串口输出。这时候去看 build/debug.log——里面应该有一个 P(我们 outb 到 0xE9 的)。有 P,就证明 pm_entry 执行到了,保护模式切换成功。

bash

cat build/debug.log    # 期望看到 'P'(可能还有点尾部噪声)

第三道闸是用 GDB 确认模式真的切了。cmake --build build --target run-debug 起带 -s -S 的 QEMU,另一终端:

text

(gdb) file build/boot/stage2          # 用 ELF,别用 bin
(gdb) target remote :1234
(gdb) b *pm_entry
(gdb) continue
# 命中断点说明 far jump 成功;此时 info registers 应是 32 位(eip/eax 等)
(gdb) info registers eflags           # 看 VM/RF 位,确认已不在 V8086/实模式

能停在 pm_entry、寄存器名从 ip 变 eip,就是实打实地进了 32 位保护模式。

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我们现在是 32 位保护模式,有一张扁平 GDT、一个能跑的栈、一个 debugcon 后门。可 x86_64 的故事在 64 位——32 位 PM 只是个中转站。要进 64 位长模式,得先建一套分页(因为长模式强制要求分页开启),把 CR4.PAE、EFER.LME、CR0.PG 一个个拨起来,然后再来一次远跳,带着一个 L 位=1 的 64 位代码段选择子。

下一章 003 · 长模式,我们就在这张 32 位 PM 的地基上,把分页和长模式搭起来,让 Cinux 真正变成 64 位。那张 64 位的 GDT,以及后面 big kernel 自己重建的完整 GDT,都是后话——现在我们只需要这刚刚够用的三行。

参考

Intel SDM Vol.3A — §3.4.2 Segment Descriptors(描述符格式与位定义)、§3.4.4 GDTR/LGDT、§3.5 控制寄存器(CR0 与 PE 位)、§9.9 Switching to Protected Mode(标准步骤、far jump 要求、cli 时机)。
OSDev — Global Descriptor Table(扁平模型的最小 GDT)、Protected Mode。
OSDev — Debugcon(QEMU 端口 0xE9 调试后门)。
本 tag 源码:stage2.S(PM 切换序列与 GDT)、serial.S(pushw 化)、CMakeLists.txt(链接地址 0x8000、.gdt 段)、qemu.cmake(debugcon)。
调试素材提炼自 1.md 与 2.md。

Intel SDM 版本说明:本卷引用的 SDM 章节号沿用较早版本编号。若按项目本地 PDF(document/reference/intel/,2023-06 版)查阅,部分内容已重排——段描述符在 §3.4.5、GDTR/LGDT 在 §2.4.1、控制寄存器(CR0/PE)在 §2.5、切换到保护模式在 §10.9。以章节标题为准,别拘泥于编号。

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