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Windows 95/98下直接访问物理内存 (转)

原创 Linux操作系统 作者:worldblog 时间:2007-12-10 08:51:43 0 删除 编辑
Windows 95/98下直接访问物理内存 (转)[@more@]<a href="tag-129-1.html">windows</a> 95/98下直接访问物理<a href="tag-150-1.html">内存</a>   在很多情况下,我们都有直接访问物理内存的要求,如在实时高速数据采集<a href="tag-165-1.html">系统</a>中, 对I/O板上<a href="tag-238-1.html">配置</a>的<a href="tag-240-1.html">存储</a>器的访问。但是,为了保证系统的<a href="tag-175-1.html"><a href="leibie-18-1.html">安全</a></a>性和稳定性,<a href="tag-242-1.html">操作系统</a> 并不提倡应用<a href="tag-254-1.html">程序</a>直接访问<a href="tag-356-1.html"><a href="leibie-23-1.html">硬件</a></a>资源, 因此,随着操作系统的进步,导致了目前存在 的这样一个不幸的事实: 以前在DOS下很容易实现的特定物理内存的读写操作,在Windows 下却变得相当困难。 本文主要讨论如何在Windows 95/98下实现物理内存的直接读写操作。为了论述清 楚这个问题,有必要叙述保护<a href="tag-270-1.html">模式</a>的寻址方式以及W indows 95/98的内存管理方式。 Windows 95/98内存管理方式 Windows 95/98工作在32位保护模式下,保护模式与实模式的根本区别在于<a href="tag-339-1.html">cpu</a>寻址方 式上的不同:尽管两者对应的内存地址均为"段地址:偏移量"形式,但在保护模式下, "段地址"代表的值已不再是实模式中段的起始基准地址了;对于CS、DS、ES、SS寄存 器,在实模式下,这些寄存器的值左移4位,再加上偏移量,即得到物理地址,而在保护 模式下,这些寄存器的值为"段选择符",它实际上是一个查全局描述符表(G DT)或局 部描述符表(LDT)的<a href="tag-64-1.html">索引</a>,据此在GDT或LDT找到对应的段描述符,从而获得段的基址及 类型等信息,再根据偏移量,才能得到线性地址。如果操作系统没有采用分页机制, 那么得到的线性地址即为物理地址,否则,线性地址需要进一步经过分页机制才能得 到物理地址。这就是保护模式下的"段页式寻址机制"。 Windows 95/98使用4GB的虚拟内存地址空间,应用程序访问内存使用虚拟地址,从虚 拟地址到物理地址的转换过程如图1所示: 图1 虚拟地址到物理地址的转化过程 对于图1中的分页机制,Windows 95/98采用两级页表结构,如图2 所示。图2 采用的 分页机制的两级页表结构 从图2可知,线性地址被分割成页目录条目(PDE)、页表条目(PTE) 、页偏移地址(Off set) 三个部分。当建立一个新的WIN 32进程时,Wi ndows 95/98会为它分配一块内存,并 建立它自己的页目录、页表,页目录的地址也同时放入进程的现场信息中。当计算一 个地址时,系统首先从控制寄存器CR3中读出页目录所在的地址(该地址为物理地址, 并且是页对齐的),然后根据PDE得到页表所在的地址,再根据PTE得到包含了实际Code 或Data的页帧, 最后根据Offset访问页帧中的特定单元。 常用内存段的段选择符 从上述所介绍的Windows 95/98采用的分段、分页机制可看出,要想在Windows 95/98 下直接访问物理内存,关键是得到欲访问物理内存所在的内存区域对应的段选择符。 一般说来,要求直接访问的物理内存都与实模式下能够寻址的内存有关(即DOS能直 接访问的1M物理内存)。在Windows 3.X中,Microso ft给出了DOS常用段的段选择符, 如_000 0H(未公开),_B800H,_F000H( 已公开),等等,均可以在KERNEL中找到,应用 程序可以直接使用这些段选择符,实现物理内存的直接访问。而在Windows 95/98中, <a href="tag-126-1.html">microsoft</a> 却不在任何文档中提供这些段的预定义,在KERNEL中也不提供相应的段选 择符。但是,Windows 95 /98确实给DOS下的这些常用内存段定义了相应的段描述符。 通过SoftIce 3.02 for Win dows 95/98,我们得到了关于LDT的如下信息: ...... :ldt LDTbase=80003000 Limit=3FFF …… 1007 Data16 00000C90 0000FFFF 3 P RW 100F Data16 00000000 0000FFFF 3 P RW 1017 Data16 00000400 0000FFFF 3 P RW 101F Data16 000F0000 0000FFFF 3 P RW 1027 Data16 000A0000 0000FFFF 3 P RW 102F Data16 000B0000 0000FFFF 3 P RW 1037 Data16 000B8000 0000FFFF 3 P RW 103F Data16 000C0000 0000FFFF 3 P RW 1047 Data16 000D0000 0000FFFF 3 P RW 104F Data16 000E0000 0000FFFF 3 P RW …… 其中,每一行对应一个段描述符,第一栏为其段选择符,第二栏为段描述符的类型, 第三栏为段的基地址(线性地址),第四栏为段的限长 ,第五栏为段描述符的特权级, 第六栏标志对应段是否存在于内存中, 第七栏表示段的访问<a href="tag-172-1.html">权限</a>。 可以看出,这些段的基地址与DOS下的常用内存段完全吻合,并且均为16位的数据段, 限长为64K(0XFFFF),供应用程序访问,都存在于内存中,可读写。实践证明,这些段 就是D OS的常用内存段,也就是说, 这里的线性地址即为物理地址。因此,可以用这 些段选择符对相应的物理内存进行访问。 从程序运行的健壮性考虑,不应该直接应用上述段选择符,而应该用GetThreadSelec torEntry()<a href="tag-266-1.html">函数</a>得到欲访问物理内存对应的段选择符,该<a href="tag-153-1.html">api</a>函数的原型定义为 BOOL GetThread<a href="tag-73-1.html">select</a>orEntry ( HANDLE hThread, // handle of thread that contains selector D<a href="tag-127-1.html">word</a> dwSelector, // number of selector value to look up LPLDT_ENTRY lpSelectorEntry // address of selector entry structure ); 其中,LDT_ENTRY的结构定义如下 typedef struct _LDT_ENTRY { // ldte WORD LimitLow; WORD BaseLow; union { struct { BYTE BaseMid; BYTE Flags1; BYTE Flags2; BYTE BaseHi; } Bytes; struct { DWORD BaseMid : 8; DWORD Type : 5; DWORD Dpl : 2; DWORD Pres : 1; DWORD LimitHi : 4; DWORD Sys : 1; DWORD Reserved_0 : 1; DWORD Default_Big : 1; DWORD Granularity : 1; DWORD BaseHi : 8; } Bits; } HighWord; } LDT_ENTRY, *PLDT_ENTRY; 用下面的代码可以得到基地址为BASE_DESIRED,限长为0XFFFF的 内存段对应的段选择符: ...... extern CLDTApp theApp; WORD wSelector; // 内存段对应的段选择符 LDT_ENTRY ldtEntry; DWORD base, baseMid, baseHigh; DWORD limit, limitHigh; for ( WORD sel = 7; sel 非法</a>段选择符写入段寄存器将会导 致通用保护错误(General Protection Faul t)。 下面的代码实现物理内存的读/写操作(段选择符用上述方法得到): void WriteMemory(WORD sel, DWORD dwOffset, const char * str, UINT length) { char cWrite; for ( UINT i = 0; i <length i cwrite="str" cwrite="[i];" es sel ax dwoffset cwrite byte ptr al dwoffset es void readmemory word dword uint length char for uint i="0;" i="i" i es sel ax dwoffset byte al dwoffset es osr href="tag-255-1.html">编程</a>环境为Vis ual C++ 5.0。

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