《30天自制操作系统》之——第03天

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
MOVES,AX
MOVCH,0;柱面0
MOV DH,0;磁头0
MOVCL,2;扇区2
MOVAH,0x02;读盘
MOVAL,1;一个扇区
MOVBX,0
MOVDL,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
ORG0xc200;这个程序将要被装载的内从地址


MOVAL,0x13;VAG显卡，320*200*8位彩色
MOVAH,0x00
INT 0x10
fin:
HLT
JMPfin

ipl10.nas

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;第3天加入读磁盘功能
;duke-os
;TAB=4

CYLS EQU 10

ORG0x7c00;程序的装载地址

;以下的记述用于标准FAT12格式的软盘

JMP entry

DB0x90
DB"HELLOIPL";启动区的名称可以是任意的字符(8字符)
DW512;每个扇区的大小
DB1 ;簇(cluster)的大小(必须为1个扇区)
DW1 ;FAT的起始位置(一般从第一个扇区开始)
DB2 ;FAT的个数(必须为2)
DW224 ;根目录的大小(一般设成224项)
DW2880 ;该磁盘的大小(必须为2880扇区)
DB0xf0 ;磁盘的种类(必须是0xf0)
DW9 ;FAT的长度(必须是9扇区)
DW18;1个磁道(track)有几个扇区(必须是18)
DW2 ;磁头数(必须是2)
DD0 ;不使用分区，必须是0
DD2880 ;重写一次磁盘大小
DB0,0,0x29 ;意义不明，固定
DD0xffffffff;(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:
MOVAX,0 ;初始化寄存器
MOVSS,AX
MOVSP,0x7c00
MOVDS,AX
MOVES,AX

;读磁盘
MOV AX,0x0820
MOVES,AX
MOVCH,0 ;柱面0
MOV DH,0 ;磁头0
MOVCL,2 ;扇区2


readloop:
MOV SI,0
retry:

MOVAH,0x02 ;读盘
MOVAL,1 ;1个扇区
MOVBX,0
MOVDL,0x00 ;A驱动器
INT0x13 ;调用磁盘BIOS
JNCnext
ADD SI,1
CMP SI,5
JAEerror
MOV AH,0x00
MOVDL,0x00
INT0x13 ;这条加上面两条指令是进行“系统复位”，即回复软盘状态
JMPretry
next:
MOVAX,ES
ADDAX,0X0020
MOVES,AX
ADDCL,1
CMP CL,18
JBEreadloop
MOVCL,1
ADDDH,1
CMP DH,2
JB readloop
MOVDH,0
ADDCH,1
CMPCH,CYLS
JB readloop

MOV [0x0ff0],CH
JMP 0xc200

error:
MOVSI,msg

putloop:
MOVAL,[SI]
ADDSI,1 ;给SI加1
CMPAL,0
JE fin
MOVAH,0x0e ;显示一个文字
MOVBX,15 ;指定字符颜色
INT0x10 ;调用显卡BIOS
JMPputloop
fin:
HLT ;让CPU停止，等待指令
JMPfin ;无限循环


msg:
DB 0x0a,0x0a;换行2次
DB "DUKEOS"
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：

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