第2课 - Hello, DTOS!
阅读原文时间:2023年07月10日阅读:1

1. 主引导程序

  主引导程序是软件还是固件?如果是软件,那么由谁开发?如何开发?

  (1)上一节说到了固件和软件的区别。由于主引导程序没有在出厂前固化到硬件中,因此它是软件,由开发操作系统的程序员开发,隶属于操作系统代码的一部分

  (2)从物理意义上看,主引导程序是存储在主引导区(MBR)中的一段有效代码

  (3)从功能上看,主引导程序是启动操作系统内核的桥梁,由汇编程序写成

  (4)主引导程序的代码总量不能超过512个字节(包含 0x55aa

2. 主引导程序的开发

  

3. 课程实验

  (1)编写一个主引导程序(汇编语言)

  (2)可独立运行于 x86 架构的主机(无操作系统,直接在硬件上运行)

  (3)运行后在屏幕上打印 "Hello, DTOS!"

4. 实现思路

  (1)将关键寄存器的值设置为 0 (mov ax, 0)  

  (2)定义需要打印的数据(db "Hello, D.T.OS!"

  (3)打印预定义好的字符数据(int 0x10

5. 汇编预备知识

  (1)mov:赋值操作,将右操作数赋值给左操作数

  • * * mov ax, 0     ; 将 0 赋值给 ax 寄存器

      (2)int:用于触发中断

  • * * int  0x10       ; 触发 0x10 中断,对屏幕进行操作

      (3)hlt:停止运行,CPU 进入暂停状态,不执行任何操作

  • * * hlt ; 使程序进入睡眠状态

      (4)汇编中地址的访问方式:段地址:段内偏移地址

  • * * mov  byte [0xb800: 0x01], 0x07     ; 0xb800:0x01 → 0xb8000 + 0x01  

      (5)标签

  • * * 用于标识后续指令的地址 ; 可等同为 C 语言中的标签,goto 语句的标签

      (6)$ vs $$

  • * * $ 表示当前指令行地址$$ 表示当前汇编段起始地址

 6. 中断调用 VS 函数调用

  

7. 编程实验

第一个引导加载程序boot.asm

org 0x7c00 ; 程序的运行地址

start:
mov ax, cs
mov ss, ax
mov ds, ax
mov es, ax

 mov si, msg

print:
mov al, [si] ; 类似于C中的解引用操作
add si,
cmp al, 0x00
je last ; jump if equal
mov ah, 0x0e ; 设置打印参数
mov bx, 0x0f
int 0x10 ; 使用BIOS提供的10号中断
jmp print

last:
hlt
jmp last

msg:
db 0x0a, 0x0a ; db ==> define byte
db "Hello, DTOS!"
db 0x0a, 0x0a
times -($-$$) db 0x00 ; 填充以满足512字节,使用510是下面一条命令占用两个字节
db 0x55, 0xaa

boot.asm

如何验证编写的主引导程序是否正确?为此,设计了以下解决方案

解决方案设计:(以下操作均在 linux 下完成)

  (1)将汇编源码编译为二进制机器码(nasm命令

nasm  boot.asm  -o  boot.bin 

  (2)创建虚拟盘(bximage命令

bximage  a.img  -q  -fd  -size=1.44  

        q:无需任何交互,直接创建出 bximage

        fd:floppy disk   创建的是虚拟软盘

        size:创建的虚拟软盘的大小为1.44

  (3)将二进制代码写入虚拟盘起始位置(dd命令

dd  if=boot.bin  of=a.img  bs=512  count=1  conv=notrunc

          if:input file         输入的文件

          of:output file     输出的文件

          bs:bytes           写入时每个单元的大小

            count:               写入单元的个数

          conv:notrunc    连续的写入,不能有间隔

  (4)在虚拟机中将虚拟盘作为启动盘执行(vmware虚拟机

  • * * 首先使用 vmware 创建一个虚拟机,注意下图中几步的选择

          

  • * * 启动我们刚刚安装的操作系统,会提示找不到操作系统,因为存储介质中没有主引导区 MBR

          

  • * * 下面加载我们前面制作好的 a.img 文件到刚刚创建的虚拟机中的软盘中,然后启动虚拟机,出现 "Hello, DTOS!",大功告成!!!

          

          

8. 小结

  (1)主引导程序的代码量不能超过 512 字节

  (2)主引导程序需要使用汇编语言开发

  (3)主引导程序中可以通过BIOS中断使用硬件功能

  (4)主引导程序运行于实模式(地址都是实际的物理地址)

注:本文整理于《狄泰12月提升计划》课程内容

狄泰QQ群:199546072

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