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如何检测内存
使用0xE820办法获取所有的内存
使用E801办法获取我们的内存
大保底：使用0x88功能
开始实现
修正我们的跳转偏移
开始内存检查
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现在，我们可以进一步迈向我们的内核了。那就是加载我们的内核。刚刚我们说过，加载我们的内核之前需要做的就是配置好我们的GPT表，开启A20地址分线和开启保护模式，在之后，我们就需要确定我们的内存大小，布置我们的页表以及将内核加载进入我们的内存。从而进入我们的操作系统当中去。本篇的任务亦如此。
如何检测内存
BIOS存在一个方法，那就是使用BIOS 0x15号中断完成对内存的检测。说起来，就是分为三个部分：
-
办法2：使用功能号0xE801，分别检测两次内存。第一次检测的是低15MB的内存，第二次才会检测16MB~4GB的内存。这个方法就是极限检测4GB的内存
-
办法3：使用AH为0x88的办法，最大只可以返回64MB内存。
笔者看到大部分人的实现都是0xE820办法失败后，就直接进入卡死通知内存检测失败了。笔者这里打算致敬一下《操作系统真相还原》，三个方法都进行尝试。
使用0xE820办法获取所有的内存
0xE820办法是最好的，它会返回我们内存信息的详细布局。每一个系统内存的属性是各不相同的，所以，BIOS采取一种类似于遍历的办法来逐步获取每一个属性部分的内存。所以，我们请求一次，他会返回我们内存信息的属性和状况一次直到没有了。
为了记录BIOS好心给我们的一大堆信息，我们必须对接好内存的格式。答案是——ARDS（地址范围描述符）
| 字节偏移量 | 属性名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 0 | BaseAddrLow | 基地址的低 32 位 |
| 4 | BaseAddrHigh | 基地址的高 32 位 |
| 8 | LengthLow | 内存长度的低 32 位，以字节为单位 |
| 12 | LengthHigh | 内存长度的高 32 位，以字节为单位 |
| 16 | Type | 本段内存的类型 |
这个结构体的大小是20个字节，每一次我们的字段大小都会是4个字节大小，一共5个字段，所以一个这样的结构体就是20个字节！我们是32位OS，一般而言就会用到低32位的属性。
下面来看看Type。Type说明了这段内存的用途，比如说，我们的BIOS会告诉我们的这块内存的用途可能是如下的：
| Type 值 | 名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | AddressRangeMemory | 这段内存可以被操作系统使用 |
| 2 | AddressRangeReserved | 内存使用中或者被系统保留，操作系统不可以用此内存 |
| 其他 | 未定义 | 未定义，将来会用到，目前保留。但是需要操作系统一样将其视为 ARR（AddressRangeReserved） |
还是一样，我们只关心系统编程，让我们看看这个时候我们应该怎么做：
我们的功能的输入接口看下面这个表格
| 寄存器或状态位 | 参数用途 |
|---|---|
| EAX | 子功能号：EAX 寄存器用来指定子功能号，此处输入为 0xE820 |
| EBX | ARDS 后续值：内存信息需要按类型分多次返回，由于每次执行一次中断都只返回一种类型内存的 ARDS 结构，所以要记录下一个待返回的内存 ARDS。在下次中断调用时通过此值告诉 BIOS 该返回哪个 ARDS，这就是后续值的作用。第一次调用时一定要置为 0，EBX 具体值我们不用关注，字取决于具体 BIOS 的实现。每次中断返回后，BIOS 会更新此值 |
| ES:DI | ARDS 缓冲区：BIOS 将获取到的内存信息写入此寄存器指向的内存，每次都以 ARDS 格式返回 |
| ECX | ARDS 结构的字节大小：用来指示 BIOS 写入的字节数。调用者和 BIOS 都同时支持的大小是 20 字节，将来也许会扩展此结构 |
| EDX | 固定为签名标记 0x53444150，此十六进制数字是字符串 SMAP 的 ASCII 码；BIOS 将调用者正在请求的内存信息写入 ES：DI 寄存器所指向的 ARDS 缓冲区后，再用此签名校验其中的信息 |
下面这个是输出的表格，在这里，我们看到我们应该如何承接我们的输出内存信息
| 寄存器或状态位 | 参数用途 |
|---|---|
| CF 位 | 若 CF 位为 0 表示调用未出错，CF 为 1，表示调用出错 |
| EAX | 字符串 SMAP 的 ASCII 码 0x53444150 |
| ES:DI | ARDS 缓冲区地址，同输入值是一样的，返回时此结构中已经被 BIOS 填充了内存信息 |
| ECX | BIOS 写入到 ES:DI 所指向的 ARDS 结构中的字节数，BIOS 最小写入 20 字节 |
| EBX | 后续值：下一个 ARDS 的位置。每次中断返回后，BIOS 会更新此值，BIOS 通过此值可以找到下一个待返回的 ARDS 结构，咱们不需要改变 EBX 的值，下一次中断调用时还会用到它。在 CF 位为 0 的情况下，若返回后的 EBX 值为 0，表示这是最后一个 ARDS 结构 |
所以，我们的做法是——
-
按照BIOS的功能输入要求，填写我们的表单参数
-
调用int 0x15号中断
-
在CF位为0的情况下，我们的输出会放置有我们期盼的结果。
使用E801办法获取我们的内存
这个就会更加的简单了，我们的这个方法最大也就只能认出来4GB的内存。我们的两部分内容是放到了AX-CX组和BX-DX组，前者衡量的是16MB内存，后者就是4GB余下的部分了。
分为两组，设计到历史的缘故。当时一些ISA(Industry Standard Architecture)设备（放心，今天实际上已经绝迹了，你不需要担心为它做兼容）会用到15MB以上的地址做缓冲，这个缓冲是1MB大小，所以，内存检查中，会为了兼容这个1MB的空洞，分次返回我们的内存数量。
关于调用部分，我们就是直接使用子功能号就完事了
| 调用或返回 | 寄存器或状态位 | 用途 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 调用前输入 | AX | Function Code | 子功能号：0xE801 |
输出的部分就是简单的算术运算问题。这里就不加以讲解了。
| 调用或返回 | 寄存器或状态位 | 用途 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 返回后输出 | CF 位 | Carry Flag | 若 CF 位为 0 表示调用未出错，CF 为 1，表示调用出错 |
| AX | Extended 1 | 以 1KB 为单位，只显示 15MB 以下的内存容量，故最大值为 0x3c00，即最大内存为 0x3c00*1024=15MB | |
| BX | Extended 2 | 以 64KB 为单位，内存空间 16MB~4GB 中连续的单位数量，即内存大小为 BX*64*1024 字节 | |
| CX | Configured 1 | 同 AX | |
| DX | Configured 2 | 同 BX |
所以事已至此，我们看看做什么：
-
按照BIOS的功能输入要求，直接将我们的EAX赋值成0xE801
-
调用int 0x15号中断
-
在CF位为0的情况下，我们的输出会放置有我们期盼的结果。
大保底：使用0x88功能
这个方法最菜，最简单。我们直接速速看看怎么做就好了（还是会少1MB，这1MB是给中断的，我们后面会覆盖，所以还要加上）
输入
| 调用或返回 | 寄存器或状态位 | 描述 |
|---|---|---|
| 调用前输入 | AH | 子功能号：0x88 |
输出
| 调用或返回 | 寄存器或状态位 | 描述 |
|---|---|---|
| 返回后输出 | CF 位 | 若 CF 位为 0 表示调用未出错，CF 为 1，表示调用出错 |
| AX | 以 1KB 为单位大小，内存空间 1MB 之上的连续单位数，不包括最低端 1MB 内存，故内存大小为 AX*1024 字节+1MB |
所以，现在我们就可以开始搓我们的Loader加载器的正式功能了。
开始实现
因为这篇的内容代码非常的多，所以，笔者决定还是采用分布的写代码的方式，一个模块一个模块的完成我们这次的任务。
修正我们的跳转偏移
首先就是放置我们的ards描述符表格。在这里，笔者放到了gpt.inc文件中，笔者构思到：我们的ards表跟我们的GPT_PTR都隶属于系统信息，所以为了语义更加明确，分割为了如下的模样
gpt.inc
; -----------------------------------
; gpt.inc promised the gpt settings
; -----------------------------------
; the section's size per is 4K
DESC_G_4K equ (1 << 23)
; Running in the 32bits mode
DESC_D_32 equ (1 << 22)
; Disabling as we run in 32bits mode, code page is 32 bits
DESC_L equ (0 << 21)
; For fun, no usage here :)
DESC_AVL equ (0 << 20)
; (4GB / 4KB) - 1 = 0xFFFFF，Segment limits is 0xFFFF
DESC_LIMIT_CODE2 equ 11110_00000_00000_00000b
DESC_LIMIT_DATA2 equ DESC_LIMIT_CODE2
; base addr of Protect mode is 0xb8000, set as here
DESC_LIMIT_VIDEO2 equ 1011b
; the property of the description tables
; TIPS, MY EYES SUCKS FOR COUNTING THE 0 REQUIRED
; So I put it at here :)
DESC_P equ 1000_0000_0000_0000b
DESC_DPL_0 equ 000_000000000000b
DESC_DPL_1 equ 010_000000000000b
DESC_DPL_2 equ 100_000000000000b
DESC_DPL_3 equ 110_000000000000b
DESC_S_CODE equ 1_0000_0000_0000b
DESC_S_DATA equ DESC_S_CODE
DESC_S_SYS equ 00000_0000_0000b
DESC_TYPE_CODE equ 1000_0000_0000b
DESC_TYPE_DATA equ 0010_0000_0000b
; Compose the type for the usage in loader.S
; Define segment descriptor properties for code, data, and video
DESC_CODE_HIGH4 equ (0x00 << 24) + DESC_G_4K + DESC_D_32 + \DESC_L + DESC_AVL + DESC_LIMIT_CODE2 + \DESC_P + DESC_DPL_0 + DESC_S_CODE + DESC_TYPE_CODE + 0x00
; Code segment descriptor:
; - The base is shifted left 24 bits (0x00 << 24)
; - Granularity is set to 4K (DESC_G_4K)
; - 32-bit operand size (DESC_D_32)
; - 32-bit segment limit (DESC_L)
; - Available for system use (DESC_AVL)
; - Code limit set to 2 (DESC_LIMIT_CODE2)
; - Present flag (DESC_P)
; - Descriptor privilege level 0 (DESC_DPL_0)
; - Code segment (DESC_S_CODE)
; - Type of segment is code (DESC_TYPE_CODE)
DESC_DATA_HIGH4 equ (0x00 << 24) + DESC_G_4K + DESC_D_32 + \DESC_L + DESC_AVL + DESC_LIMIT_DATA2 + \DESC_P + DESC_DPL_0 + DESC_S_DATA + DESC_TYPE_DATA + 0x00
; Data segment descriptor:
; - Similar structure as the code segment but for data segment (DESC_S_DATA and DESC_TYPE_DATA)
DESC_VIDEO_HIGH4 equ (0x00 << 24) + DESC_G_4K + DESC_D_32 + \DESC_L + DESC_AVL + DESC_LIMIT_VIDEO2 + \DESC_P + DESC_DPL_0 + DESC_S_DATA + DESC_TYPE_DATA + 0x00
; Video segment descriptor:
; - Similar structure to the data segment but with a different limit (DESC_LIMIT_VIDEO2)
; Selector Property Definitions
RPL0 equ 00b ; Requestor Privilege Level 0 (highest privilege)
RPL1 equ 01b ; Requestor Privilege Level 1
RPL2 equ 10b ; Requestor Privilege Level 2
RPL3 equ 11b ; Requestor Privilege Level 3 (lowest privilege)
TI_GDT equ 000b ; Table Indicator for GDT (Global Descriptor Table)
TI_LDT equ 100b ; Table Indicator for LDT (Local Descriptor Table)
; Selector values for different segments
SELECTOR_CODE equ (0x0001 << 3) + TI_GDT + RPL0
; Code segment selector (index 1 in GDT, TI_GDT, RPL0)
SELECTOR_DATA equ (0x0002 << 3) + TI_GDT + RPL0
; Data segment selector (index 2 in GDT, TI_GDT, RPL0)
SELECTOR_VIDEO equ (0x0003 << 3) + TI_GDT + RPL0
; Video segment selector (index 3 in GDT, TI_GDT, RPL0)
%macro GPT_TABLE 0 GDT_BASE:dd 0x0000_0000 ; GDT Base Must be dummydd 0x0000_0000 ; I say it at bonus/ProtectMode.mdCODE_DESC:dd 0x0000_ffff ; Set code descriptor limit to 0xffffdd DESC_CODE_HIGH4 ; Set code descriptor attributesDATA_STACK_DESC:dd 0x0000_ffff ; Set data and stack descriptor limit to 0xffffdd DESC_DATA_HIGH4 ; Set data and stack descriptor attributesVIDEO_DESC:dd 0x8000_0007 ; Set video descriptor limit to 7dd DESC_VIDEO_HIGH4 ; Set video descriptor attributesGDT_SIZE equ $ - GDT_BASE ; Calculate the size of the GDT tableGDT_LIMIT equ GDT_SIZE - 1 ; Set the GDT limit (size - 1)times 60 dq 0 ; Reserve 60 bytes x 4(data)
%endmacro
%macro KERNEL_INFO 0
; memorize the memory we owns, we will setup user pool then
total_mem_bytes dd 0
; gpt ptr base
GDT_PTR dw GDT_LIMIT dd GDT_BASE; kernel infos
; buf for the 244 and record how many ards buffer actually
ards_buf times 244 db 0
ards_nr dw 0
%endmacro其次，笔者打算严格的保证我们的GPT偏移是0x900，还有我们为了方便存储的内存容量大小，所以，我们直接修改MBR的跳转地址，分析一下，首先，我们的GPT表大小是给出的8个dd和60个dp大小填充的——64x8 = 512 = 0x200字节大小的GPT表。
%macro GPT_TABLE 0 GDT_BASE:dd 0x0000_0000 ; GDT Base Must be dummydd 0x0000_0000 ; I say it at bonus/ProtectMode.mdCODE_DESC:dd 0x0000_ffff ; Set code descriptor limit to 0xffffdd DESC_CODE_HIGH4 ; Set code descriptor attributesDATA_STACK_DESC:dd 0x0000_ffff ; Set data and stack descriptor limit to 0xffffdd DESC_DATA_HIGH4 ; Set data and stack descriptor attributesVIDEO_DESC:dd 0x8000_0007 ; Set video descriptor limit to 7dd DESC_VIDEO_HIGH4 ; Set video descriptor attributesGDT_SIZE equ $ - GDT_BASE ; Calculate the size of the GDT tableGDT_LIMIT equ GDT_SIZE - 1 ; Set the GDT limit (size - 1)times 60 dq 0 ; Reserve 60 bytes x 4(data)
%endmacro其次，我们的系统信息需要薄记的内容为：(2 + 4) * 2+ 244 = 256 = 0x100个字节大小，所以，事情变得非常的简单。我们只需要在原来的基础上多跳转0x300就好了。
%macro KERNEL_INFO 0
; memorize the memory we owns, we will setup user pool then
total_mem_bytes dd 0
; gpt ptr base
GDT_PTR dw GDT_LIMIT dd GDT_BASE; kernel infos
; buf for the 244 and record how many ards buffer actually
ards_buf times 244 db 0
ards_nr dw 0
%endmacroboot.inc中添加一行：
%define JMP_TO_LOADER (LOADER_BASE_ADDR + 0x300)
为了测试我们的想法，我们需要把enter_loader的字符串放到loader_print_strings的上方（之前放到了loader_start的下方，这会导致loader_start的偏移量还要加上这个字符串的长度，你就会发现你的loader飞了），现在我们启动一下，就会发现没有任何问题。程序仍然有上一次结尾的现象，非常的安全！
开始内存检查
现在我们就是要首先我们的内存检查了，回顾一下我们的。首先就是预备一下：
xor ebx, ebx ; ebx should be 0mov edx, E820Magic mov di, ards_buf ; see gpt sections for details这里面装啥，具体看上面我说的输入编程表
.fetch_each_memory_info: ;mov eax, E820SubFunc ;mov ecx, 20 ; 20 bytes eachint 0x15; if 1, failed, so we check e801jc .try_e801 add di, cx ; Increase di by 20 bytes to point to the new ARDS structure position in the bufferinc word [ards_nr] ; Increment the ARDS countcmp ebx, 0 ; If ebx is 0 and cf is not 1, it means all ARDS have been returned, and we are at the last onejnz .fetch_each_memory_info首先，我们必须要一次获取并且填充我们的ards描述符表，当我们的CF为1的时候，就说明我们的E820检查办法失败了，跳转道我们的E801办法继续尝试
; Find the maximum value of (base_add_low + length_low) among all ARDS structures, which represents the largest memory capacity.mov cx, [ards_nr] ; Loop through each ARDS structure, the loop runs for the number of ARDS structuresmov ebx, ards_buf xor edx, edx ; Clear edx, which will hold the largest memory capacity
.find_max_mem_area: ; No need to check the type, the largest memory block is always usablemov eax, [ebx] ; base_add_lowadd eax, [ebx+8] ; length_lowadd ebx, 20 ; Move to the next ARDS structure in the buffercmp edx, eax ; Compare and find the maximum value, edx will always hold the largest memory capacityjge .next_ardsmov edx, eax ; edx will hold the total memory size
.next_ards:loop .find_max_mem_areajmp .mem_get_ok这一步则是找出来我们的最大的内存区域，这个区域必然是可用的，所以找出来，然后准备填写到我们的total_mem_bytes上去，笔者已经封装到了KERNEL_INFO的宏中去了。
E801的编程方法就变得简单
;------ int 15h ax = E801h Max support 4G ------
.try_e801:mov ax,E801Magicint 0x15jc .try88Method ; same, if we failed, our last way :(
mov cx,0x400 mul cx shl edx,16and eax,0x0000FFFFor edx,eaxadd edx, 0x100000 ; add 1MBmov esi,edx ;
; transfer to byte storagexor eax,eaxmov ax,bx mov ecx, 0x10000 ; => 64KBmul ecx add esi,eax mov edx,esi jmp .mem_get_ok
最后是我们的88方法
;----------------- int 15h ah = 0x88 64M ----------
.try88Method: ;int 15后，KB as the countsmov ah, 0x88int 0x15jc .error_hltand eax,0x0000FFFFmov cx, 0x400 mul cxshl edx, 16 or edx, eax add edx,0x100000
.mem_get_ok:mov [total_mem_bytes], edx ; put it into the case, we will fetch it later:); ...
; memory check failed
.error_hlt: hlt程序不会有啥其他的现象，不过你要是喜欢，可用自行调试查看信息。笔者给你看一眼：
<bochs:1> c
^CNext at t=451984200
(0) [0x000000000f57] 0008:00000f57 (unk. ctxt): jmp .-2 (0x00000f57) ; ebfe
<bochs:2> xp 0xb00
[bochs]:
0x00000b00 <bogus+ 0>: 0x02000000在这个地方就是存放着我们的内存啦！32MB大小！
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