harib06a：
在昨天的最后一部分，我们已经变成了32位的模式，目的就是希望能够使用电脑的全部内存。
虽然鼠标的显示处理有一些叠加问题，不过笔者为了不让我们感到腻烦，先带我们折腾一下内存
这里笔者有把bootpack.c文件做了整理：
我们可以看到，把不同的函数有封装到了不同的源文件中。
harib06b：
折腾了这么长时间的鼠标，大家都累了！我们来折腾一下内存吧！
笔者首先给我们科普了一点先验知识：
1、CPU每次访问内存都要将访问的地址和内容写入到CATCH中（写数据也是一样的）
2、观察机器语言的流程会发现，9成以上的时间浪费在循环上面了。
3、386及以下版本的CPU没有缓存，486及以上版本的CPU都有缓存。
内存检查思路：内存检查时，往内存中随便写一个值，然后马上读取，检查读取的值与写入的值是否相等；如果内存连接正常，则写入的值能够记在内存中。
（CPU中都有缓存，所以要先将缓存设为OFF再进行上述操作）
//根据上面的思路，笔者编写了内存检查函数memtest：
unsigned int memtest(unsigned int start, unsigned int end){
char flg486 = 0;
unsigned int eflg, cr0, i;
/* 确认CPU的版本， */
eflg = io_load_eflags();
eflg |= EFLAGS_AC_BIT; /* AC-bit = 1 */
io_store_eflags(eflg); //对EFLAGS寄存器进行处理，检查CPU是386的还是486以上的。
eflg = io_load_eflags(); //寄存器EFLAGS的第18位是AC标志位，386没有（为0）486以上为1
if ((eflg & EFLAGS_AC_BIT) != 0) { flg486=1; } /* 386版本的CPU,设定AC=1。当人AC的值还会自动回到0 */
eflg &= ~EFLAGS_AC_BIT; /* AC-bit = 0，与运算，将AC标志位重置为0 （0xffbffff）*/
io_store_eflags(eflg);
if (flg486 != 0) { //如果是486或以上版本的就禁止缓存
cr0 = load_cr0(); //禁止缓存需要对CR0寄存器进行修改
cr0 |= CR0_CACHE_DISABLE; //禁止缓存
store_cr0(cr0); //load_cr0和store_cr0都是汇编函数（在naskfunc.nas中）
}
i = memtest_sub(start, end); //内存检查处理，请结合上面写的检查原理看
if (flg486 != 0) { //我们检测完内存之后，把修改的CATCH复原
cr0 = load_cr0();
cr0 &= ~CR0_CACHE_DISABLE; /* 允许缓存 */
store_cr0(cr0);
}
return i;
}
//程序功能：调查从start地址到end地址范围内，能够使用的内存的末尾地址。
//反 转：笔者用异或XOR运算来实现 符号：^
unsigned int memtest_sub(unsigned int start, unsigned int end) {
unsigned int i, *p, old, pat0 = 0xaa55aa55, pat1 = 0x55aa55aa;
for (i = start; i <= end; i += 0x1000) { //i每次增加4，提高速度
p = (unsigned int *) (i + 0xffc); //执行p = i;只检查末尾的4个字节
old = *p; /* 先将p的原值保存下来到old中 */
*p = pat0; /* 把0xaa55aa55写到内存中 */
*p ^= 0xffffffff; /* 在内存中反转0xaa55aa55； */
if (*p != pat1) { /* 检查反转的结果 */
not_memory:
*p = old;
break;
}
*p ^= 0xffffffff; /* 反转结果正确，再次反转 */
if (*p != pat0) { /* 两次反转后，能否回到最初的值 */
goto not_memory;
}
*p = old; /* 回复内存该处原来的值，保存在old变量中 */
}
return i;
}
最后：在HariMain中调用即可：
//检查范围：00400000--0bfffffff i = memtest(0x00400000, 0xbfffffff) / (1024 * 1024); sprintf(s, "memory %dMB", i); putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 0, 32, COL8_FFFFFF, s);
make run一下，啊呀呀，出错啦！笔者煞费苦心地make run 一个错误的内存检查结果：3072MB.
harib06c：
为什么有3G的内存空间？
原理思路肯定是没有问题的，要想搞清楚，还得看编译成的汇编到底是什么情况！
我们来看看上面的这个测试函数memtest_sub()被编译成了什么：
注 意：请在harib06b里（上一步）执行make -r bootpack.nas 在这一步中，笔者已经把错误解决了。
_memtest_sub: PUSH EBP ; 压栈，先保存寄存器的内容 MOV EBP,ESP; MOV EDX,DWORD [12+EBP] ; EDX = end ; MOV EAX,DWORD [8+EBP] ; EAX = start 相当于 i CMP EAX,EDX ; EAX<=EDX goto L30 JA L30; L36: L34: ADD EAX,4096 ; EAX += 0X1000 相当于i的值+4 CMP EAX,EDX; JBE L36; L30: POP EBP ; 出栈，恢复寄存器的内容 RET;
好了，我们看到memtest_sub(）函数中的反转操作被编译器优化了！
接下来笔者用汇编重写了该内存检测函数memtest_sub():
请对照harib06b：部分的memtest_sub()函数看
_memtest_sub: ; unsigned int memtest_sub(unsigned int start, unsigned int end) PUSH EDI ; 压栈，把寄存器EBX, ESI, EDI 的值保存起来 PUSH ESI PUSH EBX MOV ESI,0xaa55aa55 ; pat0 = 0xaa55aa55;把0xaa55aa55写到内存中 MOV EDI,0x55aa55aa ; pat1 = 0x55aa55aa;在内存中反转0xaa55aa55 MOV EAX,[ESP+12+4] ; i = start; mts_loop: MOV EBX,EAX ADD EBX,0xffc ; p = i + 0xffc 只检查末尾的4个字节 MOV EDX,[EBX] ; old = *p;先将p的原值保存下来到old中 MOV [EBX],ESI ; *p = pat0;把0xaa55aa55写到内存中 XOR DWORD [EBX],0xffffffff; *p ^= 0xffffffff;反转结果正确，再次反转 CMP EDI,[EBX] ; if (*p != pat1) goto fin;检查第一次反转的结果 JNE mts_fin XOR DWORD [EBX],0xffffffff; *p ^= 0xffffffff;第二次反转 CMP ESI,[EBX] ; if (*p != pat0) goto fin;两次反转后，能否回到最初的值 JNE mts_fin MOV [EBX],EDX ; *p = old; 回复内存该处原来的值，保存在old变量中 ADD EAX,0x1000 ; i += 0x1000;i每次增加4，提高了循环的速度 CMP EAX,[ESP+12+8] ; if (i <= end) goto mts_loop; 循环终止条件 JBE mts_loop POP EBX POP ESI POP EDI RET mts_fin: MOV [EBX],EDX ; *p = old; POP EBX POP ESI POP EDI RET
harib06d：
什么是内存管理：内存的合理分配和释放。
笔者其实还是很有心的。为了解决没有操作系统课程基础的读者的理解问题。这一部分笔者首先花了大量篇幅介绍内存管理分段和分页的机制，以及可能遇到的碎片问题（而且还举了一个很详细的例子）。对于有操作系统基础知识，或者理解分段分页机制的读者。可以直接跳到P176代码部分。
1、笔者内存管理思路：“割舍掉的东西，只要以后还能找回来，就暂时不去管他”
2、大致可以这样理解：分配（malloc）的内存，只要以后能释放（free）回来，就暂时不去管；
3、可见:笔者不愿意把时间浪费在内存管理上，毕竟这个系统对内存要求不那么苛刻。好了，我们来看看笔者根据以上思路写的内存管理程序吧：
#define MEMMAN_FREES 4090 /* 32KB，这个是内存管理空间 */
#define MEMMAN_ADDR 0x003c0000 //内存管理空间的地址
struct FREEINFO { /* 可用信息 */
unsigned int addr, size;
};
struct MEMMAN { /* 内存管理结构体 */
int frees, maxfrees, lostsize, losts;
struct FREEINFO free[MEMMAN_FREES];
};
void memman_init(struct MEMMAN *man) //初始化内存管理结构体
{
man->frees = 0; /* 最主要设定：信息管理数目 */
man->maxfrees = 0; /* 用于观察可用状况，frees的最大值 */
man->lostsize = 0; /* 释放失败的内存空间大小的总和 */
man->losts = 0; /* 释放失败的次数 */
return;
}
unsigned int memman_total(struct MEMMAN *man)
/* 计算可用的空余内存大小并返回 */
{
unsigned int i, t = 0;
for (i = 0; i < man->frees; i++) { //原理：把每一条管理的空余空间相加即可
t += man->free[i].size;
}
return t;
}
//原理：和FIFO缓冲区处理的方法很相似
//注意：这里没有把内存组织成链表的形式，而是一块一块的。分配内存空间的大小有限制
unsigned int memman_alloc(struct MEMMAN *man, unsigned int size)
/* 分配制定大小的空间， */
{
unsigned int i, a;
for (i = 0; i < man->frees; i++) { //从第一块内存开始找
if (man->free[i].size >= size) { //找到了足够大的内存
a = man->free[i].addr; //第一个符合条件的空块的地址
man->free[i].addr += size; //分配内存空间的结束地址
man->free[i].size -= size;
if (man->free[i].size == 0) { //该块内存已经被分配，该块空闲大小为0（不再空闲）
/* free[i]变成0，剪掉一条可用信息 */
man->frees--; //内存管理信息减一条
for (; i < man->frees; i++) {
man->free[i] = man->free[i + 1]; /* 带入结构体 */
}
}
return a;
}
}
return 0; /* 没有找到足够大的内存空间 */
}
int memman_free(struct MEMMAN *man, unsigned int addr, unsigned int size)
/* 每次释放内存空间时，内存信息管理结构体都要做出相依修改 */
{
int i, j;
/* 归纳内存，将free[]按照addr的顺序排列 */
/* 现决定放在哪里 */
for (i = 0; i < man->frees; i++) { //找到第一块需要释放空间后的内存块下表，
if (man->free[i].addr > addr) { //这个块后面就是释放内存要放的地方
break;
}
}
/* free[i - 1].addr < addr < free[i].addr */
if (i > 0) { //这是可以直接和前面一块内存归纳在一起（意思就是需要释放的内存直接放在前面一块后面）
/* 前面可用的内存 */
if (man->free[i - 1].addr + man->free[i - 1].size == addr) {
/* 与前面可用的内存归纳到一起 */
man->free[i - 1].size += size;
if (i < man->frees) {
/* 后面的 */
if (addr + size == man->free[i].addr) { //如果需要释放的 需要释放内存地址+需要释放内存大小=后面一块内存地址
/* 也可以与后面的内存归纳到一起 */
man->free[i - 1].size += man->free[i].size;
/* man->free[i]删除 */
/* free[i]变成0归纳到后面 */
man->frees--;
for (; i < man->frees; i++) {
man->free[i] = man->free[i + 1]; /* 这里是结构体赋值 */
}
}
}
return 0; /* 成功完成 */
}
}
/* 不能与前面的可用空间归纳到一起 */
if (i < man->frees) {
/* 后面的还有 */
if (addr + size == man->free[i].addr) {
/* 可以与后面的可用的空间归纳到一起 */
man->free[i].addr = addr;
man->free[i].size += size;
return 0; /* 成功完成 */
}
}
/* 既不能和前面的归纳，也不能和后面的归纳 */
if (man->frees < MEMMAN_FREES) {
/* free[i]之后的，向后移动，腾出一点可用的空间 */
for (j = man->frees; j > i; j--) {
man->free[j] = man->free[j - 1];
}
man->frees++;
if (man->maxfrees < man->frees) {
man->maxfrees = man->frees; /* 跟新最大值 */
}
man->free[i].addr = addr;
man->free[i].size = size;
return 0; /* 成功完成 */
}
/* 不能往后移动 */
man->losts++;
man->lostsize += size;
return -1; /* 失败 */
}
时间： 2024-10-20 11:15:32