《30天自制操作系统》之——第03天

时间:2022-02-14 01:26:51

第三天操作系统的开发才慢慢步入正轨,当然这一天的内容和难度较前两天明显增加,还有一些汇编语言中不好理解的知识点,所以第三天的学习内容要详细的记录一下。

切入正题!

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今天的主要内容就是将磁盘中的程序装载到内存中。

1.用INT指令调用BIOS中的0x13号函数(这个中断详见点击打开链接),代片段如下:

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        MOV        AX,0x0820 
        MOV        ES,AX 
        MOV        CH,0        ; 柱面0 
        MOV        DH,0        ; 磁头0 
        MOV        CL,2        ; 扇区2 
        MOV        AH,0x02     ; 读盘 
        MOV        AL,1        ; 一个扇区 
        MOV        BX,0         
        MOV        DL,0x00     ; A驱动器 
        INT        0x13        ; 调用磁盘BIOS 
        JC         error 

可以看到,在调用BIOS的0x13函数之前,要对对一些寄存器进行初始化,函数根据各个寄存器中不容的值,做出相应的操作。
其中JC是汇编中的条件转移指令(如果发生进位,则转移)。调用这个函数时如果发生错误,则产生进位。

2.物理地址=段地址*16+偏移地址

在书中第49页简单介绍了这个知识点,不过这部分我感觉有点难理解,《汇编语言》(王爽)对这个问题的解释很形象,可以参考一下!后面的内容就是把磁盘0到10柱面的内容读进内存,这要理解了上面的这一点内容,这部分还是比较容易的。

3.到目前为止,我们的IPL(启动程序装载器)算是基本成型了,接下来作者带我们做一些实质性的东西,而不仅仅是显示一个字符串。这个实质性的东西就是,执行磁盘上位于特定位置的程序。作者通过一个小例子让我们体会到了下面的两个特点:

当我们向一张空软盘保存文件时,

1)文件名会写在0x002600以后的地方;

2)文件的内容会写在0x004200以后的地方;

所以我们只需将磁盘内容所在内存中的首地址+0x004200便得到了某一程序的在内存中的地址,从而可以执行它。在书中的示例中,这个地址应该为0xc200

(0x8000+0x4200=0c200)(在这我算的时候把磁盘内容在内存中的首地址当成了0x8200,别忘了前面还有512字节的启动区内容呢)。

4.到了这里我们就可以写一段程序(haribote.nas),看能不能在启动完成后执行。代码如下

haribote.nas(INT 0x10 详见 INT 0x10

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; haribote-os 
; TAB=4 
        ORG            0xc200            ; 这个程序将要被装载的内从地址 
         
         
        MOV         AL,0x13            ; VAG显卡,320*200*8位彩色 
        MOV         AH,0x00             
        INT         0x10 
fin: 
        HLT 
        JMP         fin 

ipl10.nas

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;第3天加入读磁盘功能 
; duke-os 
; TAB=4 
 
CYLS    EQU        10 
 
        ORG        0x7c00            ; 程序的装载地址 
 
; 以下的记述用于标准FAT12格式的软盘 
 
        JMP       entry 
         
        DB        0x90 
        DB        "HELLOIPL"        ; 启动区的名称可以是任意的字符(8字符) 
        DW        512               ; 每个扇区的大小 
        DB        1                 ; 簇(cluster)的大小(必须为1个扇区) 
        DW        1                 ; FAT的起始位置(一般从第一个扇区开始) 
        DB        2                 ; FAT的个数(必须为2) 
        DW        224               ; 根目录的大小(一般设成224项) 
        DW        2880              ; 该磁盘的大小(必须为2880扇区) 
        DB        0xf0              ; 磁盘的种类(必须是0xf0) 
        DW        9                 ; FAT的长度(必须是9扇区) 
        DW        18                ; 1个磁道(track)有几个扇区(必须是18) 
        DW        2                 ; 磁头数(必须是2) 
        DD        0                 ; 不使用分区,必须是0 
        DD        2880              ; 重写一次磁盘大小 
        DB        0,0,0x29          ; 意义不明,固定 
        DD        0xffffffff        ; (可能是)卷标号码 
        DB        "HELLO-OS   "     ; 磁盘的名称(11字节) 
        DB        "FAT12   "        ; 磁盘格式名称(8字节) 
        RESB      18                ; 先空出18字节 
         
; 程序核心 
 
entry: 
        MOV        AX,0             ; 初始化寄存器 
        MOV        SS,AX 
        MOV        SP,0x7c00 
        MOV        DS,AX 
        MOV        ES,AX 
 
;读磁盘 
        MOV        AX,0x0820 
        MOV        ES,AX 
        MOV        CH,0             ; 柱面0 
        MOV        DH,0             ; 磁头0 
        MOV        CL,2             ; 扇区2 
 
         
readloop: 
        MOV        SI,0 
retry: 
         
        MOV        AH,0x02           ; 读盘 
        MOV        AL,1              ; 1个扇区 
        MOV        BX,0                 
        MOV        DL,0x00           ; A驱动器 
        INT        0x13              ; 调用磁盘BIOS 
        JNC        next 
        ADD        SI,1 
        CMP        SI,5 
        JAE        error 
        MOV        AH,0x00 
        MOV        DL,0x00 
        INT        0x13              ; 这条加上面两条指令是进行“系统复位”,即回复软盘状态 
        JMP        retry 
next:     
        MOV        AX,ES 
        ADD        AX,0X0020 
        MOV        ES,AX 
        ADD        CL,1 
        CMP        CL,18 
        JBE        readloop 
        MOV        CL,1 
        ADD        DH,1 
        CMP        DH,2 
        JB         readloop 
        MOV        DH,0 
        ADD        CH,1 
        CMP        CH,CYLS 
        JB         readloop 
         
        MOV        [0x0ff0],CH 
        JMP        0xc200 
 
error:     
        MOV        SI,msg 
 
putloop: 
        MOV        AL,[SI] 
        ADD        SI,1              ; 给SI加1 
        CMP        AL,0 
        JE         fin 
        MOV        AH,0x0e           ; 显示一个文字 
        MOV        BX,15             ; 指定字符颜色 
        INT        0x10              ; 调用显卡BIOS 
        JMP        putloop 
fin: 
        HLT                          ; 让CPU停止,等待指令 
        JMP        fin               ; 无限循环 
 
 
msg: 
        DB         0x0a, 0x0a        ; 换行2次 
        DB         "DUKE OS" 
        DB         0x0a              ; 换行 
        DB         0 
 
        RESB       0x7dfe-$          ; 填写0x00,直到0x07dfe ($代表将要读入的内存地址) 
 
        DB         0x55, 0xaa 
 

5.今天剩下的篇幅作者开始导入c语言,这部分详细看一下即可,由于其中添加的一些代码并没有在本节讲解,而是放在了第八天,所以这点内容这要能知道汇编程序和C语言程序的连接过程以及了解一下用汇编语言实现C语言函数的内容即可。

6.第三天完成后,各个文件之间的依赖关系(这些关系你可以在第三天的makefile中看到,但我觉得还是图形比较直观一点),如下图:

《30天自制操作系统》之——第03天


PS:

1. 今天的内容对于没有接触过汇编的童鞋来说着实有点难度。汇编的内容早都还给老师了,只好找了本汇编书恶补了一下。

2. 这一天的内容反反复复看了两三遍才搞清楚头绪,不过收获还是很大的。

3.如果你想在linux上开发此操作系统,可以参照下面链接出的博文:

h397916230的专栏