使用 BIOS 中断进行保护模式是好是坏？

Question

我基于 MikeOS 引导加载程序（链接）制作了一个非常基本的引导加载程序。我使用 NASM 和 QEMU 进行组装和测试。我正在尝试为我的操作系统启用保护模式。因此，我开始在网上搜索更多详细信息并了解有关 BIOS 中断的更多信息。我偶然发现了维基百科并阅读了一篇文章......

许多现代操作系统（例如 Linux 和较新版本的 Windows）完全绕过内置 BIOS 中断通信系统，更喜欢使用自己的软件直接控制连接的硬件。最初的原因主要是这些操作系统以保护模式运行处理器，而调用 BIOS 需要切换到实模式并再次返回，而切换到实模式的速度很慢。然而，也有严重的安全原因不切换到实模式，并且 BIOS 代码在功能和速度上都有限制（来源：维基百科（链接））

维基百科上的文章说

.....主要是这些操作系统以保护模式运行处理器，而调用BIOS需要切换到实模式并再次返回，而切换到实模式很慢......
（来源：维基百科（链接））

根据我的理解，在保护模式下的程序中不建议使用太多BIOS中断all，对吗？如果我是对的，那么我的引导加载程序还使用许多 BIOS 中断在屏幕上打印字符......这是好是坏？如果不好，为什么？我需要进行哪些更改才能创建打印字符程序？

由于我想让我的操作系统进入保护模式，我很困惑是否应该使用 BIOS 中断？目前我已经制作了一个仅在屏幕上打印字符串的引导加载程序，目前我的引导加载程序中没有使用任何 BIOS 中断的任何其他功能。如果在保护模式下使用 BIOS 中断不好，那么当我在保护模式下加载内核时（当我创建它时：p），我应该如何处理打印字符串功能？

还，

许多现代操作系统（例如 Linux 和较新版本的 Windows）完全绕过内置 BIOS 中断通信系统，更喜欢使用自己的软件直接控制连接的硬件。（来源：维基百科（链接））

这些开发人员如何能够开发这些软件？这些软件是用汇编语言还是其他语言制作的？他们需要深厚的硬件软件知识吗？如果可以在我的操作系统中制作这些软件，那么我正在考虑添加这些...是否建议这样做，或者我应该只使用 BIOS 中断？

Answer 1

您可以在实模式下使用 BIOS 中断，但在进入保护模式或长模式后，您将无法像在实模式下那样使用 BIOS 中断。据我所知，这实际上是为了安全；保护模式的全部目的是增强安全性和稳定性（还消除了实模式中存在的许多限制），而长模式也比保护模式有自己的一系列好处（因为长模式适用于 64 位） ）。

您有多种选择：

1. 编写内核模式设备驱动程序以手动实现对该功能的支持，而不是依赖 BIOS 中断功能。
2. 通过虚拟 8086 实现实现对实模式仿真的支持。我相信早期版本的 Windows（非常非常早期的版本）依赖于这一点，显然这就是为什么一些非常旧的版本有一些冻结错误，但我无法验证这是否确实如此，也无法验证 Microsoft 是否仍然使用虚拟 8086 实现为了任何东西。无论如何，虚拟 8086 实现将允许您执行 BIOS 中断，尽管您的内核处于保护模式，因为您可以模拟实模式。
3. 从保护模式切换回实模式并返回。在一些英特尔文档中应该有更多关于此的信息，并且在线上有一些信息（例如操作系统开发维基，尝试搜索它），但这可能会导致问题，具体取决于操作系统内核的工作方式。至少可以说，你需要小心对待它......这很容易把事情搞砸，并且考虑到你已经提出了你的问题，以稳定的方式实施可能会非常棘手。

如果我是对的，那么我的引导加载程序还使用许多 BIOS 中断在屏幕上打印字符......这是好是坏？

如果您想在退出实模式（例如进入保护模式或长模式）后将字符打印到屏幕上，可以直接写入显存。只是让你知道。

回到讨论 BIOS 中断，这很好，因为在那个阶段您将处于实模式，这是允许您执行 BIOS 中断的地方。但是，如果您尝试在保护模式或长模式下执行此操作，它将无法工作（没有实模式仿真或暂时切换回实模式）。

BIOS 提供中断，让您能够依靠其内部功能来帮助您站稳脚跟，所以不，在实模式下使用 BIOS 中断也不错。

请参阅以下链接。

https://wiki.osdev.org/Real_Mode

https://wiki.osdev.org/Virtual_8086_Mode

https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_8086_mode

https://wiki.osdev.org/Protected_Mode