Невозможно изменить регистр сегмента данных. При попытке общей защиты выдается ошибка

Код неполный, но я предполагаю, что то, что вы видите, является результатом хорошо известной ошибки в учебнике OSDev Джеймса Моллоя. Сообщество OSDev составило список известных ошибок в виде списка ошибок. Я рекомендую просмотреть и исправить все ошибки, упомянутые там. В частности, в этом случае я считаю, что ошибка, вызывающая проблемы, заключается в следующем:

Проблема: обработчики прерываний искажают состояние прерывания

В этой статье ранее говорилось, что вам нужно знать ABI. Если вы это сделаете, вы увидите огромную проблему в прерываниях, предложенных в учебнике: это нарушает ABI для передачи структуры! Он создает экземпляр регистров структуры в стеке, а затем передает его по значению функции isr_handler, после чего предполагает, что структура не повреждена. Однако параметры функции в стеке принадлежат функции, и ей разрешено выбрасывать эти значения по своему усмотрению (если вам нужно знать, действительно ли компилятор делает это, вы неправильно думаете, но на самом деле это так). Есть два способа обойти это. Самый практичный метод — передать структуру в виде указателя, что позволяет вам явно редактировать состояние регистра, когда это необходимо — очень полезно для системных вызовов, без случайного компилятора, который делает это за вас. Компилятор по-прежнему может редактировать указатель в стеке, когда в этом нет особой необходимости. Второй вариант — сделать еще одну копию структуры и передать ее

Проблема в том, что 32-битный System V ABI не гарантирует, что данные, передаваемые по значению, не изменятся в стеке! Компилятор может повторно использовать эту память для любых целей, которые он выберет. Вероятно, компилятор сгенерировал код, который испортил область стека, где хранится DS. Когда для DS было установлено фиктивное значение, происходил сбой. Что вы должны делать, так это передавать по ссылке, а не по значению. Я бы рекомендовал эти изменения кода в коде сборки:

irq_common_stub:
    pusha
    mov ax, ds
    push eax
    mov ax, 0x10 ;0x10
    mov ds, ax
    mov es, ax
    mov fs, ax
    mov gs, ax
    push esp                 ; At this point ESP is a pointer to where GS (and the rest
                             ; of the interrupt handler state resides)
                             ; Push ESP as 1st parameter as it's a 
                             ; pointer to a registers_t  
    call irq_handler
    pop ebx                  ; Remove the saved ESP on the stack. Efficient to just pop it 
                             ; into any register. You could have done: add esp, 4 as well
    pop ebx
    mov ds, bx
    mov es, bx
    mov fs, bx
    mov gs, bx
    popa
    add esp, 8
    sti
    iret

А затем измените irq_handler, чтобы использовать registers_t *regs вместо registers_t regs:

void irq_handler(registers_t *regs) {
    if (regs->int_no >= 40) port_byte_out(0xA0, 0x20);
    port_byte_out(0x20, 0x20);

    if (interrupt_handlers[regs->int_no] != 0) {
        interrupt_handlers[regs->int_no](*regs);
    }
    else
    {
        klog("ISR: Unhandled IRQ%u!\n", regs->int_no);
    }
}

Я бы рекомендовал каждому обработчику прерываний использовать указатель на registers_t, чтобы избежать ненужного копирования. Если бы ваши обработчики прерываний и массив interrupt_handlers использовали функцию, которая принимала registers_t * в качестве параметра (вместо registers_t), вы бы изменили код:

interrupt_handlers[r->int_no](*regs); 

to be:

interrupt_handlers[r->int_no](regs);

Важно: такие же изменения необходимо внести и в обработчики ISR. И обработчики IRQ, и ISR, и связанный с ними код имеют одну и ту же проблему.