这篇文章不长，主要是末尾的代码长，代码有兴趣可以看，没兴趣的看看文章内容便可。
利用内存的大小设置页表的个数的公式是：页表个数=内存大小÷4MB。
为什么是这样呢？首先，80386一个页的大小是4KB，页是通过页表来找到的，而一个页表中有1024个页，所以一个页表对应的物理内存就是4MB，所以页表个数=内存大小÷4MB，这样我们就可以克勤克俭用内存啦。
计算页表个数的代码是这几行：
SetupPaging:
; 根据内存大小计算应初始化多少PDE以及多少页表
xor edx, edx
mov eax, [dwMemSize]
mov ebx, 400000h ; 400000h = 4M = 4096 * 1024, 一个页表对应的内存大小
div ebx
mov ecx, eax ; 此时 ecx 为页表的个数，也即 PDE 应该的个数
test edx, edx
jz .no_remainder
inc ecx ; 如果余数不为 0 就需增加一个页表
其中[dwMemSize]中保存着内存大小的数值，获得内存的大小是程序的主要部分。
此程序采用调用15h中断获得内存大小，在调用中断15h之前，需要填充如下寄存器：
①eax：int 15h可完成许多工作，主要由ax的值决定，我们想要获取内存信息，需要将ax赋值为0E820h。
②ebx：放置着“后续值（continuation value）”，第一次调用时ebx必须为0。
③es:di：指向一个地址范围描述符结构ARDS（Address Range Descriptor Structure），BIOS将会填充此结构。
④ecx：es:di所指向的地址范围描述符结构的大小，以字节为单位。无论es:di所指向的结构如何设置，BIOS最多将会填充ecx个字节。不过，通常情况下无论ecx为多大，BIOS只填充20字节，有些BIOS忽略ecx的值，总是填充20字节。
⑤edx 0534D4150h（‘SMAP’）──BIOS将会使用此标志，对调用者将要请求的系统映像信息进行校验，这些信息会被BIOS放置到es:di所指向的结构中。
中断调用之后，结果存放于下列寄存器之中。
①CF：CF=0表示没有错误，否则存在错误。
②eax：0534D4150h（‘SMAP’）。
③es:di：返回的地址范围描述符结构指针，和输入值相同。
④ecx：BIOS填充在地址范围描述符中的字节数量，被BIOS所返回的最小值是20字节。
⑤ebx：这里放置着为等到下一个地址描述符所需要的后续值，这个值的实际形势依赖于具体的BIOS的实现，调用者不必关心它的具体形式，只需在下次迭代时将其原封不动地放置到ebx中，就可以通过它获取下一个地址范围描述符。如果它的值为0，并且CF没有进位，表示它是最后一个地址范围描述符。
上面的几个寄存器值介绍看起来可能很枯燥，没关系，获得内存需要理解的跟上面的关系不大，上面的主要是一些准备工作，主要是理解下面的。
地址范围描述符结构（Address Range Descriptor Structure）：
| 偏移 | 名称 | 意义 |
|---|---|---|
| 0 | BaseAddrLow | 基地址的低32位 |
| 4 | BaseAddrHigh | 基地址的高32位 |
| 8 | LengthLow | 长度（字节）的低32位 |
| 12 | LengthHigh | 长度（字节）的高32位 |
| 16 | Type | 这个地址范围的地址类型 |
其中，Type的取值及其意义如下表：
| 取值 | 名称 | 意义 |
|---|---|---|
| 1 | AddressRangeMemory | 这个内存段是一段可以被OS使用的RAM |
| 2 | AddressRangeReserved | 这个地址段正在被使用，或者系统保留所以一定不要被OS使用 |
| 其他 | 未定义 | 保留，为未来使用，任何其他值都必须被OS认为是AddressRangeReserved |
ax=0E820h时调用int 15h得到的不仅仅是内存的大小，还包括对不同内存段的一些描述。而且，这些描述都被保存在一个缓冲区中。所以，在我们调用int 15h之前，必须先有缓冲区。我们可以在每得到一次内存描述时都使用同一个缓冲区，然后对缓冲区里的数据进行处理，也可以将每次得到的数据放进不同的位置，比如一块连续的内存，然后在想要处理它们时再读取。后一种方式可能更方便一些，所以在这里定义了一块256字节的缓冲区，它最多可以存放12个20字节大小的结构体。
_MemChkBuf: times 256 db 0
; 得到内存数
mov ebx, 0
mov di, _MemChkBuf
.loop:
mov eax, 0E820h
mov ecx, 20
mov edx, 0534D4150h
int 15h
jc LABEL_MEM_CHK_FAIL
add di, 20
inc dword [_dwMCRNumber]
cmp ebx, 0
jne .loop
jmp LABEL_MEM_CHK_OK
LABEL_MEM_CHK_FAIL:
mov dword [_dwMCRNumber], 0
LABEL_MEM_CHK_OK:
代码使用了一个循环，一旦CF被置位或者ebx为零，循环将结束。在第一次循环开始之前，eax为0000E820h，ebx为0，ecx为20，edx为0534D4150h，es:di指向_MemChkBuf的开始处。在每一次循环进行时，寄存器di的值将会递增，每次的增量为20字节。另外，eax、ecx和edx的值都不会变，ebx的值我们置之不理。同时，每次循环我们让_dwMCRNumber的值加1，这样到循环结束时它的值会是循环的次数，同时也是地址范围描述符结构的个数。
主要是下面保护模式下的32位代码，添加显示内存信息的过程（包括内存大小是怎么来的的代码）。
DispMemSize:
push esi
push edi
push ecx
mov esi, MemChkBuf
mov ecx, [dwMCRNumber];for(int i=0;i<[MCRNumber];i++)//每次得到一个ARDS
.loop: ;{
mov edx, 5 ; for(int j=0;j<5;j++) //每次得到一个ARDS中的成员
mov edi, ARDStruct ; {//依次显示BaseAddrLow,BaseAddrHigh,LengthLow,
.1: ; LengthHigh,Type
push dword [esi] ;
call DispInt ; DispInt(MemChkBuf[j*4]); //显示一个成员
pop eax ;
stosd ; ARDStruct[j*4] = MemChkBuf[j*4];
add esi, 4 ;
dec edx ;
cmp edx, 0 ;
jnz .1 ; }
call DispReturn ; printf("\n");
cmp dword [dwType], 1 ; if(Type == AddressRangeMemory)
jne .2 ; {
mov eax, [dwBaseAddrLow];
add eax, [dwLengthLow];
cmp eax, [dwMemSize] ; if(BaseAddrLow + LengthLow > MemSize)
jb .2 ;
mov [dwMemSize], eax ; MemSize = BaseAddrLow + LengthLow;
.2: ; }
loop .loop ;}
;
call DispReturn ;printf("\n");
push szRAMSize ;
call DispStr ;printf("RAM size:");
add esp, 4 ;
;
push dword [dwMemSize] ;
call DispInt ;DispInt(MemSize);
add esp, 4 ;
pop ecx
pop edi
pop esi
ret
其中[dwMemSize]这个地址里存的就是内存的大小，看C语言注释可以知道如果BaseAddrLow + LengthLow > MemSize的话MemSize = BaseAddrLow + LengthLow。
这里有两个问题，一个就是为什么要判断BaseAddrLow + LengthLow > MemSize，一个就是为什么MemSize = BaseAddrLow + LengthLow。
判断BaseAddrLow + LengthLow > MemSize是因为代码前面的这两句：
_dwMemSize: dd 0
dwMemSize equ _dwMemSize - $$
可以知道，dwMemSize最开始是为0的，所以BaseAddrLow + LengthLow必须是要大于0的。
MemSize = BaseAddrLow + LengthLow的原因：
内存大小其实是等于Base Address （BaseAddrLow+BaseAddrHigh）+Length（LengthLow+LengthHigh），但是，光一个BaseAddrLow + LengthLow就是32位了，它能表示的内存大小是2^32bit，也就是4GB内存，当时的物理内存不见得有这么大，所以完全可以用BaseAddrLow + LengthLow表示内存大小。
程序中还有一些打印内存信息的代码，在这里不多说，此篇笔记只说明获取内存大小以及计算页表个数的那一部分。
最后再附上完整代码（有兴趣可以看，上面一行基本就是文章的结尾了，代码只是提供给有兴趣看代码的人一个方便）：
; ==========================================
; pmtest7.asm
; 编译方法：nasm pmtest7.asm -o pmtest7.com
; ==========================================
%include "pm.inc" ; 常量, 宏, 以及一些说明
PageDirBase equ 200000h ; 页目录开始地址: 2M
PageTblBase equ 201000h ; 页表开始地址: 2M + 4K
org 0100h
jmp LABEL_BEGIN
[SECTION .gdt]
; GDT
; 段基址, 段界限 , 属性
LABEL_GDT: Descriptor 0, 0, 0 ; 空描述符
LABEL_DESC_NORMAL: Descriptor 0, 0ffffh, DA_DRW ; Normal 描述符
LABEL_DESC_PAGE_DIR: Descriptor PageDirBase, 4095, DA_DRW ; Page Directory
LABEL_DESC_PAGE_TBL: Descriptor PageTblBase, 4096 * 8 - 1, DA_DRW ; Page Tables
LABEL_DESC_CODE32: Descriptor 0, SegCode32Len - 1, DA_C + DA_32 ; 非一致代码段, 32
LABEL_DESC_CODE16: Descriptor 0, 0ffffh, DA_C ; 非一致代码段, 16
LABEL_DESC_DATA: Descriptor 0, DataLen - 1, DA_DRW ; Data
LABEL_DESC_STACK: Descriptor 0, TopOfStack, DA_DRWA + DA_32 ; Stack, 32 位
LABEL_DESC_VIDEO: Descriptor 0B8000h, 0ffffh, DA_DRW ; 显存首地址
; GDT 结束
GdtLen equ $ - LABEL_GDT ; GDT长度
GdtPtr dw GdtLen - 1 ; GDT界限
dd 0 ; GDT基地址
; GDT 选择子
SelectorNormal equ LABEL_DESC_NORMAL - LABEL_GDT
SelectorPageDir equ LABEL_DESC_PAGE_DIR - LABEL_GDT
SelectorPageTbl equ LABEL_DESC_PAGE_TBL - LABEL_GDT
SelectorCode32 equ LABEL_DESC_CODE32 - LABEL_GDT
SelectorCode16 equ LABEL_DESC_CODE16 - LABEL_GDT
SelectorData equ LABEL_DESC_DATA - LABEL_GDT
SelectorStack equ LABEL_DESC_STACK - LABEL_GDT
SelectorVideo equ LABEL_DESC_VIDEO - LABEL_GDT
; END of [SECTION .gdt]
[SECTION .data1] ; 数据段
ALIGN 32
[BITS 32]
LABEL_DATA:
; 实模式下使用这些符号
; 字符串
_szPMMessage: db "In Protect Mode now. ^-^", 0Ah, 0Ah, 0 ; 进入保护模式后显示此字符串
_szMemChkTitle: db "BaseAddrL BaseAddrH LengthLow LengthHigh Type", 0Ah, 0 ; 进入保护模式后显示此字符串
_szRAMSize db "RAM size:", 0
_szReturn db 0Ah, 0
; 变量
_wSPValueInRealMode dw 0
_dwMCRNumber: dd 0 ; Memory Check Result
_dwDispPos: dd (80 * 6 + 0) * 2 ; 屏幕第 6 行, 第 0 列。
_dwMemSize: dd 0
_ARDStruct: ; Address Range Descriptor Structure
_dwBaseAddrLow: dd 0
_dwBaseAddrHigh: dd 0
_dwLengthLow: dd 0
_dwLengthHigh: dd 0
_dwType: dd 0
_MemChkBuf: times 256 db 0
; 保护模式下使用这些符号
szPMMessage equ _szPMMessage - $$
szMemChkTitle equ _szMemChkTitle - $$
szRAMSize equ _szRAMSize - $$
szReturn equ _szReturn - $$
dwDispPos equ _dwDispPos - $$
dwMemSize equ _dwMemSize - $$
dwMCRNumber equ _dwMCRNumber - $$
ARDStruct equ _ARDStruct - $$
dwBaseAddrLow equ _dwBaseAddrLow - $$
dwBaseAddrHigh equ _dwBaseAddrHigh - $$
dwLengthLow equ _dwLengthLow - $$
dwLengthHigh equ _dwLengthHigh - $$
dwType equ _dwType - $$
MemChkBuf equ _MemChkBuf - $$
DataLen equ $ - LABEL_DATA
; END of [SECTION .data1]
; 全局堆栈段
[SECTION .gs]
ALIGN 32
[BITS 32]
LABEL_STACK:
times 512 db 0
TopOfStack equ $ - LABEL_STACK - 1
; END of [SECTION .gs]
[SECTION .s16]
[BITS 16]
LABEL_BEGIN:
mov ax, cs
mov ds, ax
mov es, ax
mov ss, ax
mov sp, 0100h
mov [LABEL_GO_BACK_TO_REAL+3], ax
mov [_wSPValueInRealMode], sp
; 得到内存数
mov ebx, 0
mov di, _MemChkBuf
.loop:
mov eax, 0E820h
mov ecx, 20
mov edx, 0534D4150h
int 15h
jc LABEL_MEM_CHK_FAIL
add di, 20
inc dword [_dwMCRNumber]
cmp ebx, 0
jne .loop
jmp LABEL_MEM_CHK_OK
LABEL_MEM_CHK_FAIL:
mov dword [_dwMCRNumber], 0
LABEL_MEM_CHK_OK:
; 初始化 16 位代码段描述符
mov ax, cs
movzx eax, ax
shl eax, 4
add eax, LABEL_SEG_CODE16
mov word [LABEL_DESC_CODE16 + 2], ax
shr eax, 16
mov byte [LABEL_DESC_CODE16 + 4], al
mov byte [LABEL_DESC_CODE16 + 7], ah
; 初始化 32 位代码段描述符
xor eax, eax
mov ax, cs
shl eax, 4
add eax, LABEL_SEG_CODE32
mov word [LABEL_DESC_CODE32 + 2], ax
shr eax, 16
mov byte [LABEL_DESC_CODE32 + 4], al
mov byte [LABEL_DESC_CODE32 + 7], ah
; 初始化数据段描述符
xor eax, eax
mov ax, ds
shl eax, 4
add eax, LABEL_DATA
mov word [LABEL_DESC_DATA + 2], ax
shr eax, 16
mov byte [LABEL_DESC_DATA + 4], al
mov byte [LABEL_DESC_DATA + 7], ah
; 初始化堆栈段描述符
xor eax, eax
mov ax, ds
shl eax, 4
add eax, LABEL_STACK
mov word [LABEL_DESC_STACK + 2], ax
shr eax, 16
mov byte [LABEL_DESC_STACK + 4], al
mov byte [LABEL_DESC_STACK + 7], ah
; 为加载 GDTR 作准备
xor eax, eax
mov ax, ds
shl eax, 4
add eax, LABEL_GDT ; eax <- gdt 基地址
mov dword [GdtPtr + 2], eax ; [GdtPtr + 2] <- gdt 基地址
; 加载 GDTR
lgdt [GdtPtr]
; 关中断
cli
; 打开地址线A20
in al, 92h
or al, 00000010b
out 92h, al
; 准备切换到保护模式
mov eax, cr0
or eax, 1
mov cr0, eax
; 真正进入保护模式
jmp dword SelectorCode32:0 ; 执行这一句会把 SelectorCode32 装入 cs, 并跳转到 Code32Selector:0 处
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
LABEL_REAL_ENTRY: ; 从保护模式跳回到实模式就到了这里
mov ax, cs
mov ds, ax
mov es, ax
mov ss, ax
mov sp, [_wSPValueInRealMode]
in al, 92h ; ┓
and al, 11111101b ; ┣ 关闭 A20 地址线
out 92h, al ; ┛
sti ; 开中断
mov ax, 4c00h ; ┓
int 21h ; ┛回到 DOS
; END of [SECTION .s16]
[SECTION .s32]; 32 位代码段. 由实模式跳入.
[BITS 32]
LABEL_SEG_CODE32:
mov ax, SelectorData
mov ds, ax ; 数据段选择子
mov ax, SelectorData
mov es, ax
mov ax, SelectorVideo
mov gs, ax ; 视频段选择子
mov ax, SelectorStack
mov ss, ax ; 堆栈段选择子
mov esp, TopOfStack
; 下面显示一个字符串
push szPMMessage
call DispStr
add esp, 4
push szMemChkTitle
call DispStr
add esp, 4
call DispMemSize ; 显示内存信息
call SetupPaging ; 启动分页机制
; 到此停止
jmp SelectorCode16:0
; 启动分页机制 --------------------------------------------------------------
SetupPaging:
; 根据内存大小计算应初始化多少PDE以及多少页表
xor edx, edx
mov eax, [dwMemSize]
mov ebx, 400000h ; 400000h = 4M = 4096 * 1024, 一个页表对应的内存大小
div ebx
mov ecx, eax ; 此时 ecx 为页表的个数，也即 PDE 应该的个数
test edx, edx
jz .no_remainder
inc ecx ; 如果余数不为 0 就需增加一个页表
.no_remainder:
push ecx ; 暂存页表个数
; 为简化处理, 所有线性地址对应相等的物理地址. 并且不考虑内存空洞.
; 首先初始化页目录
mov ax, SelectorPageDir ; 此段首地址为 PageDirBase
mov es, ax
xor edi, edi
xor eax, eax
mov eax, PageTblBase | PG_P | PG_USU | PG_RWW
.1:
stosd
add eax, 4096 ; 为了简化, 所有页表在内存中是连续的.
loop .1
; 再初始化所有页表
mov ax, SelectorPageTbl ; 此段首地址为 PageTblBase
mov es, ax
pop eax ; 页表个数
mov ebx, 1024 ; 每个页表 1024 个 PTE
mul ebx
mov ecx, eax ; PTE个数 = 页表个数 * 1024
xor edi, edi
xor eax, eax
mov eax, PG_P | PG_USU | PG_RWW
.2:
stosd
add eax, 4096 ; 每一页指向 4K 的空间
loop .2
mov eax, PageDirBase
mov cr3, eax
mov eax, cr0
or eax, 80000000h
mov cr0, eax
jmp short .3
.3:
nop
ret
; 分页机制启动完毕 ----------------------------------------------------------
DispMemSize:
push esi
push edi
push ecx
mov esi, MemChkBuf
mov ecx, [dwMCRNumber];for(int i=0;i<[MCRNumber];i++)//每次得到一个ARDS
.loop: ;{
mov edx, 5 ; for(int j=0;j<5;j++) //每次得到一个ARDS中的成员
mov edi, ARDStruct ; {//依次显示BaseAddrLow,BaseAddrHigh,LengthLow,
.1: ; LengthHigh,Type
push dword [esi] ;
call DispInt ; DispInt(MemChkBuf[j*4]); //显示一个成员
pop eax ;
stosd ; ARDStruct[j*4] = MemChkBuf[j*4];
add esi, 4 ;
dec edx ;
cmp edx, 0 ;
jnz .1 ; }
call DispReturn ; printf("\n");
cmp dword [dwType], 1 ; if(Type == AddressRangeMemory)
jne .2 ; {
mov eax, [dwBaseAddrLow];
add eax, [dwLengthLow];
cmp eax, [dwMemSize] ; if(BaseAddrLow + LengthLow > MemSize)
jb .2 ;
mov [dwMemSize], eax ; MemSize = BaseAddrLow + LengthLow;
.2: ; }
loop .loop ;}
;
call DispReturn ;printf("\n");
push szRAMSize ;
call DispStr ;printf("RAM size:");
add esp, 4 ;
;
push dword [dwMemSize] ;
call DispInt ;DispInt(MemSize);
add esp, 4 ;
pop ecx
pop edi
pop esi
ret
%include "lib.inc" ; 库函数
SegCode32Len equ $ - LABEL_SEG_CODE32
; END of [SECTION .s32]
; 16 位代码段. 由 32 位代码段跳入, 跳出后到实模式
[SECTION .s16code]
ALIGN 32
[BITS 16]
LABEL_SEG_CODE16:
; 跳回实模式:
mov ax, SelectorNormal
mov ds, ax
mov es, ax
mov fs, ax
mov gs, ax
mov ss, ax
mov eax, cr0
and eax, 7FFFFFFEh ; PE=0, PG=0
mov cr0, eax
LABEL_GO_BACK_TO_REAL:
jmp 0:LABEL_REAL_ENTRY ; 段地址会在程序开始处被设置成正确的值
Code16Len equ $ - LABEL_SEG_CODE16
; END of [SECTION .s16code]
还有一个头文件%include “lib.inc” ：
; ------------------------------------------------------------------------
; 显示 AL 中的数字
; ------------------------------------------------------------------------
DispAL:
push ecx
push edx
push edi
mov edi, [dwDispPos]
mov ah, 0Fh ; 0000b: 黑底 1111b: 白字
mov dl, al
shr al, 4
mov ecx, 2
.begin:
and al, 01111b
cmp al, 9
ja .1
add al, '0'
jmp .2
.1:
sub al, 0Ah
add al, 'A'
.2:
mov [gs:edi], ax
add edi, 2
mov al, dl
loop .begin
;add edi, 2
mov [dwDispPos], edi
pop edi
pop edx
pop ecx
ret
; DispAL 结束-------------------------------------------------------------
; ------------------------------------------------------------------------
; 显示一个整形数
; ------------------------------------------------------------------------
DispInt:
mov eax, [esp + 4]
shr eax, 24
call DispAL
mov eax, [esp + 4]
shr eax, 16
call DispAL
mov eax, [esp + 4]
shr eax, 8
call DispAL
mov eax, [esp + 4]
call DispAL
mov ah, 07h ; 0000b: 黑底 0111b: 灰字
mov al, 'h'
push edi
mov edi, [dwDispPos]
mov [gs:edi], ax
add edi, 4
mov [dwDispPos], edi
pop edi
ret
; DispInt 结束------------------------------------------------------------
; ------------------------------------------------------------------------
; 显示一个字符串
; ------------------------------------------------------------------------
DispStr:
push ebp
mov ebp, esp
push ebx
push esi
push edi
mov esi, [ebp + 8] ; pszInfo
mov edi, [dwDispPos]
mov ah, 0Fh
.1:
lodsb
test al, al
jz .2
cmp al, 0Ah ; 是回车吗?
jnz .3
push eax
mov eax, edi
mov bl, 160
div bl
and eax, 0FFh
inc eax
mov bl, 160
mul bl
mov edi, eax
pop eax
jmp .1
.3:
mov [gs:edi], ax
add edi, 2
jmp .1
.2:
mov [dwDispPos], edi
pop edi
pop esi
pop ebx
pop ebp
ret
; DispStr 结束------------------------------------------------------------
; ------------------------------------------------------------------------
; 换行
; ------------------------------------------------------------------------
DispReturn:
push szReturn
call DispStr ;printf("\n");
add esp, 4
ret
; DispReturn 结束---------------------------------------------------------
; ------------------------------------------------------------------------
; 内存拷贝，仿 memcpy
; ------------------------------------------------------------------------
; void* MemCpy(void* es:pDest, void* ds:pSrc, int iSize);
; ------------------------------------------------------------------------
MemCpy:
push ebp
mov ebp, esp
push esi
push edi
push ecx
mov edi, [ebp + 8] ; Destination
mov esi, [ebp + 12] ; Source
mov ecx, [ebp + 16] ; Counter
.1:
cmp ecx, 0 ; 判断计数器
jz .2 ; 计数器为零时跳出
mov al, [ds:esi] ; ┓
inc esi ; ┃
; ┣ 逐字节移动
mov byte [es:edi], al ; ┃
inc edi ; ┛
dec ecx ; 计数器减一
jmp .1 ; 循环
.2:
mov eax, [ebp + 8] ; 返回值
pop ecx
pop edi
pop esi
mov esp, ebp
pop ebp
ret ; 函数结束，返回
; MemCpy 结束-------------------------------------------------------------