保护模式启动：清空流水线与处理器串行化

"x86汇编语言：从实模式到保护模式李忠王晓波余洁著" 在深入探讨“清空流水线并串行化处理器”这个话题之前，有必要了解一些基本概念。x86处理器架构是个人计算机领域广泛使用的处理器架构，其指令集包括了16位、32位和64位模式。这本书《x86汇编语言：从实模式到保护模式》详细阐述了Intel处理器的指令系统和工作模式，以助于理解计算机底层运作。 当处理器从实模式切换到保护模式时，会面临两个主要问题。首先，即使在实模式下，段寄存器的描述符高速缓存器已经在使用，其低20位有效，高12位为全零。在进入保护模式后，虽然这些段寄存器依然可以工作，但其含义发生了变化，处理器将视段选择器为描述符选择子。因此，为了保证正确性，需要尽快更新CS、SS、DS、ES、FS和GS的内容，包括它们的段选择器和描述符高速缓存器。 其次，处理器在实模式下已经执行的指令可能包含在流水线中，这些指令按照16位操作数和16位地址长度进行解码。进入保护模式后，对段地址的解释改变，可能导致某些指令执行出错。为了消除潜在的错误，处理器需要清空流水线，确保指令的执行顺序与它们在代码中的顺序一致，即实现串行化执行。 为了解决这些问题，可以使用32位远转移指令（如`jmp`或`call`）。这样的指令会迫使处理器清空流水线并串行化执行。同时，远转移指令会更新CS段选择器，从而刷新描述符高速缓存器。关键在于，该指令需在16位模式下编译，以便正确解码，同时，它应为32位操作数，以适应保护模式下的执行环境。 在设置CR0控制寄存器的PE位（保护启用位）之后，紧接着使用`jmp`或`call`指令转移到当前指令流的下一条指令，是推荐的做法。这样可以确保处理器在进入保护模式后立即执行正确的序列，避免因指令执行顺序混乱或段寄存器未更新导致的问题。 书中提供的代码清单11-1第51行使用了这种方法，通过32位远转移指令实现这一目标。通过这种方式，开发者能够安全地在操作系统中切换模式，保证程序的稳定性和正确性。 总结来说，从实模式切换到保护模式是一项复杂的工作，涉及处理器内部状态的变更和指令执行的同步。理解这个过程对于编写操作系统或进行底层编程至关重要。《x86汇编语言：从实模式到保护模式》提供了一个清晰的指导，帮助读者掌握这些关键概念，以应对实际的编程挑战。