30天自制操作系统:第三天

标签: 30天自制操作系统  操作系统  c语言  linux

对第二天代码进行了修改,只打印hello ,uos没一点意思。

读取磁盘上10个柱面的1-18个扇区,(目前ssd已经没有柱面这个概念了)。读出来的数据放入内存0x8200起始的地方。

启动区放在0x8000内存扇区中。为什么要放在0x8000以后的内存中的呢? 只是因为这块内存没有用而已。

为什么要将启动程序(img的0扇区)放在0x7c00处? 这是ibm规定的。

向一个空软盘保存文件时:

​ 1.文件名会写在0x002600以后的地方。

​ 2.文件内容会写在0x004200以后的地方。

所以若想启动位于0x004200的程序,就得让引导程序运行完成后跳转到0x8000+0x4200=0xc200处。

作者这一块写的很混乱啊,咱们整理一下为啥是0xc200地址,看下图:

在这里插入图片描述

bios会把磁盘0位置的内容拷贝到内存0x7c00这个位置然后跳过去执行,
也就是把A拷贝到了内存,然后执行A
A会把磁盘后面的内容从内存0x8200开始拷贝
这样的话磁盘0x4200位置就会对应到内存0xC200
一个扇区512字节,十六进制表示就是0x200

程序的执行情况:

1.bios读取磁盘0扇区到0x7c00处。

2.bios跳转到0x7c00处开始执行,该处为ipl10.nas程序,该程序功能为加载磁盘[1-最后]扇区到内存的0x8200处。并跳转到0xc200处执行。

3.0xc200处为asmhead.nas程序,该程序功能为,调用显卡bios,设置画面模式,调用操作系统代码。

4.操作系统代码目前就一个功能就是让cpu睡眠,开始进入c程序。

下面根据功能修改代码:

1.修改ipl.nas

ipl10.nas:

; haribote-ipl
; TAB=4

CYLS	EQU		10				; 声明CYLS=10

		ORG		0x7c00			; 指明程序装载地址

; 标准FAT12格式软盘专用的代码 Stand FAT12 format floppy code

		JMP		entry
		DB		0x90
		DB		"HARIBOTE"		; 启动扇区名称(8字节)
		DW		512				; 每个扇区(sector)大小(必须512字节)
		DB		1				; 簇(cluster)大小(必须为1个扇区)
		DW		1				; FAT起始位置(一般为第一个扇区)
		DB		2				; FAT个数(必须为2)
		DW		224				; 根目录大小(一般为224项)
		DW		2880			; 该磁盘大小(必须为2880扇区1440*1024/512)
		DB		0xf0			; 磁盘类型(必须为0xf0)
		DW		9				; FAT的长度(必??9扇区)
		DW		18				; 一个磁道(track)有几个扇区(必须为18)
		DW		2				; 磁头数(必??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		"HARIBOTEOS "	; 磁盘的名称(必须为11字?,不足填空格)
		DB		"FAT12   "		; 磁盘格式名称(必??8字?,不足填空格)
		RESB	18				; 先空出18字节

; 程序主体

entry:
		MOV		AX,0			; 初始化寄存器
		MOV		SS,AX
		MOV		SP,0x7c00
		MOV		DS,AX

; 读取磁盘

		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			; 记录失败次数寄存器

retry:
		MOV		AH,0x02			; AH=0x02 : 读入磁盘
		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			; 没出错则跳转到next
		ADD		SI,1			; 往SI加1
		CMP		SI,5			; 比较SI与5
		JAE		error			; SI >= 5 跳转到error
		MOV		AH,0x00
		MOV		DL,0x00			; A驱动器
		INT		0x13			; 重置驱动器
		JMP		retry
next:
		MOV		AX,ES			; 把内存地址后移0x200(512/16十六进制转换)
		ADD		AX,0x0020
		MOV		ES,AX			; ADD ES,0x020因为没有ADD ES,只能通过AX进行
		ADD		CL,1			; 往CL里面加1
		CMP		CL,18			; 比较CL与18
		JBE		readloop		; CL <= 18 跳转到readloop
		MOV		CL,1
		ADD		DH,1
		CMP		DH,2
		JB		readloop		; DH < 2 跳转到readloop
		MOV		DH,0
		ADD		CH,1
		CMP		CH,CYLS
		JB		readloop		; CH < CYLS 跳转到readloop

; 读取完毕,跳转到haribote.sys执行!
		MOV		[0x0ff0],CH		; 记下IPL读到哪里了
		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		; 换行两次
		DB		"load error"
		DB		0x0a			; 换行
		DB		0

		RESB	0x7dfe-$		; 填写0x00直到0x001fe

		DB		0x55, 0xaa

我们在使用段寄存器时,以ES:BX这种方式表示地址,写成"MOV AL, [ES:BX]"她代表ES×16+BX内存地址。

2.修改asmhead.nas

; haribote-os boot asm
; TAB=4

;一些定义
BOTPAK	EQU		0x00280000		; bootpack�̃��[�h��
DSKCAC	EQU		0x00100000		; �f�B�X�N�L���b�V���̏ꏊ
DSKCAC0	EQU		0x00008000		; �f�B�X�N�L���b�V���̏ꏊ�i���A�����[�h�j

; 有关BOOT_INFO
CYLS	EQU		0x0ff0			; 设定启动区
LEDS	EQU		0x0ff1
VMODE	EQU		0x0ff2			; 该位置保存颜色数目的信息,颜色的位数。
SCRNX	EQU		0x0ff4			; 该位置保存 分辨率的x
SCRNY	EQU		0x0ff6			; 该位置保存 分辨率的y
VRAM	EQU		0x0ff8			; 图像缓冲区的开始地址。

		ORG		0xc200			; 这个程序需要装载到内存的什么地方呢。

; 画面设定

		MOV		AL,0x13			; VGA显卡,320*320*8位彩色,调色板模式。
		MOV		AH,0x00
		INT		0x10			;调用显卡bios的函数,切换显示模式。
		MOV		BYTE [VMODE],8	; 将画面模式信息保存到这些内存地址中。
		MOV		WORD [SCRNX],320
		MOV		WORD [SCRNY],200
		MOV		DWORD [VRAM],0x000a0000		
;VRAM指的时显卡内存,也就是用来显示画面的内存。这一块内存地址都对应着画面上的像素。
;VRAM在0xa0000~0xaffff之间的64kb。 VRAM分布在内存分布图中的好几个不同的地方。

; 用bios取得键盘上各种led灯的状态。

		MOV		AH,0x02
		INT		0x16 			; keyboard BIOS
		MOV		[LEDS],AL

;=====================================后边的留以后再看,这块时调用bootpack.c程序的======================
; 防止PIC接受所有中断
;	AT兼容机的规范、PIC初始化
;	然后之前在CLI不做任何事就挂起
;	PIC在同意后初始化

		MOV		AL,0xff
		OUT		0x21,AL
		NOP						; ; 不断执行OUT指令
		OUT		0xa1,AL

		CLI						;进一步中断CPU

; ; 让CPU支持1M以上内存、设置A20GATE

		CALL	waitkbdout
		MOV		AL,0xd1
		OUT		0x64,AL
		CALL	waitkbdout
		MOV		AL,0xdf			; enable A20
		OUT		0x60,AL
		CALL	waitkbdout

; 保护模式转换

[INSTRSET "i486p"]				; 说明使用486指令

		LGDT	[GDTR0]			;设置临时GDT
		MOV		EAX,CR0
		AND		EAX,0x7fffffff	; 使用bit31(禁用分页)
		OR		EAX,0x00000001	; bit0到1转换(保护模式过渡)
		MOV		CR0,EAX
		JMP		pipelineflush
pipelineflush:
		MOV		AX,1*8			;  写32bit的段
		MOV		DS,AX
		MOV		ES,AX
		MOV		FS,AX
		MOV		GS,AX
		MOV		SS,AX

;bootpack传递

		MOV		ESI,bootpack	; 源
		MOV		EDI,BOTPAK		; 目标
		MOV		ECX,512*1024/4
		CALL	memcpy

; 传输磁盘数据

; 从引导区开始

		MOV		ESI,0x7c00		; 源
		MOV		EDI,DSKCAC		; 目标
		MOV		ECX,512/4
		CALL	memcpy

; 剩余的全部

		MOV		ESI,DSKCAC0+512	; 源
		MOV		EDI,DSKCAC+512	; 目标
		MOV		ECX,0
		MOV		CL,BYTE [CYLS]
		IMUL	ECX,512*18*2/4	; 除以4得到字节数
		SUB		ECX,512/4		; IPL偏移量
		CALL	memcpy

; 由于还需要asmhead才能完成
; 完成其余的bootpack任务

; bootpack启动

		MOV		EBX,BOTPAK
		MOV		ECX,[EBX+16]
		ADD		ECX,3			; ECX += 3;
		SHR		ECX,2			; ECX /= 4;
		JZ		skip			; 传输完成
		MOV		ESI,[EBX+20]	; 源
		ADD		ESI,EBX
		MOV		EDI,[EBX+12]	; 目标
		CALL	memcpy
skip:
		MOV		ESP,[EBX+12]	; 堆栈的初始化
		JMP		DWORD 2*8:0x0000001b

waitkbdout:
		IN		 AL,0x64
		AND		 AL,0x02
		JNZ		waitkbdout		; AND结果不为0跳转到waitkbdout
		RET

memcpy:
		MOV		EAX,[ESI]
		ADD		ESI,4
		MOV		[EDI],EAX
		ADD		EDI,4
		SUB		ECX,1
		JNZ		memcpy			; 运算结果不为0跳转到memcpy
		RET
; memcpy地址前缀大小

		ALIGNB	16
GDT0:
		RESB	8				; 初始值
		DW		0xffff,0x0000,0x9200,0x00cf	; 写32bit位段寄存器
		DW		0xffff,0x0000,0x9a28,0x0047	; 可执行的文件的32bit寄存器(bootpack用)

		DW		0
GDTR0:
		DW		8*3-1
		DD		GDT0

		ALIGNB	16
bootpack:

3.加入bootpack.c操作系统代码

这个操作系统实现了一个最简单的功能:让cpu睡眠

void io_hlt(void);


void HariMain(void)
{

fin:
	io_hlt(); /* 执行naskfunc.nas里边的_io_hlt()函数。 */
	goto fin;

}

4.加入naskfunc.nas

加入这个文件是因为c程序不能调用HLT指令,所以使用c程序调用汇编程序,在汇编程序中用HLT让cpu睡眠。

; naskfunc
; TAB=4

[FORMAT "WCOFF"]				; 制作目标文件的模式	
[BITS 32]						; 制作32位模式用的机器语言


; 制作目标文件的信息。
[FILE "naskfunc.nas"]			; 源文件名信息

		GLOBAL	_io_hlt			; 程序中包含的函数名


;实际的函数

[SECTION .text]		;目标中间中写了这些之后再写程序

_io_hlt:	; void io_hlt(void); 这个函数只执行了一个HLT命令,让cpu睡眠。
		HLT
		RET

5.运行结果

在这里插入图片描述
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