修改系统引导程序
一, 实验内容
改写bootsect.s和setup.s, 完成如下主要功能:
1, bootsect.s能够在屏幕上打印一段提示信息"XXX is booting...", 其中XXX是你给自己的操作系统起的名字，例如LZJos、Sunix等.
2, bootsect.s能够完成setup.s的载入, 并跳转到setup.s开始地址执行.
3, setup.s能够像屏幕输出一行信息 "Now we are in SETUP"
4, setup.s能获取至少一个基本的硬件参数（如内存参数、显卡参数、硬盘参数等），将其存放在内存的特定地址，并输出到屏幕上。
setup.s不再加载linux内核, 保持上述信息显示到屏幕上即可
二, 实验步骤
1, 完成bootsect的屏幕输出功能
由于不需要加载linux内核，所以就不需要原始的linux代码那么复杂，比如： 将bootsect自身移动到0x90000处等操作，可以忽略的。
要显示字符串，那么字符串显示到屏幕的哪里呢？当然是当前光标的位置了！所以第一步就要先读取光标的位置，这可以利用10号中断的3号子程序来完成。要显示字符串，可以利用10号功能的13号子程序来完成，需要注意的是一定要边显示字符边移动光标，最终的光标要移动到字符串的末尾处。最后要注意用0xAA55来标记引导扇区。代码如下：
! 文件：bootsect.s
entry _start
_start: ! 首先利用10号中断的3号功能来读取光标位置 mov ah,#0x03 xor bh,bh int 0x10 ! 再利用10号中断的13号功能显示字符串 mov cx,#50 ! 加上回车和换行，字符串一共包含50个字符，所以设置cx为50 mov bx,#0x0007 mov bp,#msg1 mov ax,#0x07c0 mov es,ax ! es：bp=显示字符串的地址 mov ax,#0x1301 int 0x10 Inf_loop: jmp Inf_loop ! 无限循环 ! msg1处放置要显示的字符串 msg1: .byte 13,10 ! 换行+回车 .ascii "AXF OS is booting, my name is Aixiangfei ..." .byte 13,10,13,10 ! 两对换行+回车 ! 下面是启动盘具有有效引导扇区的标志. 仅供BIOS中的程序加载扇区时识别使用。 ! 它必须位于引导扇区的最后两个字节中. .org 510 boot_flag: .word 0xAA55 ! 引导扇区的标记就是0XAA55
编译和运行： 进入~/oslab/linux-0.11/boot/目录，编译并连接：
as86 -0 -a -o bootsect.o bootsect.s
ld86 -0 -s -o bootsect bootsect.o
参数说明：-0（注意：这是数字0，不是字母O）表示生成8086的16位目标程序，-a表示生成与GNU as和ld部分兼容的代码，-s告诉链接器ld86去除最后生成的可执行文件中的符号信息。
如果这两个命令没有任何输出，说明编译与链接都通过了。需要留意的生成的bootsect的大小是544字节，而引导程序必须要正好占用一个磁盘扇区，即512个字节。造成多了32个字节的原因是ld86产生的是Minix可执行文件格式，这样的可执行文件处理文本段、数据段等部分以外，还包括一个Minix可执行文件头部。所以最后必须要把这多余的32个字节删掉，可以用linux自带的工具dd来完成：
dd bs=1 if=bootsect of=Image skip=32
去掉这32个字节后，将生成的文件拷贝到linux-0.11目录下，并一定要命名为“Image”（注意大小写）。然后就可以run了
程序有可能需要不断地修改调试，为了方便，可以将上述的一系列操作写道一个shell脚本文件 cbootsect.sh 中：
#!/bin/sh as86 -0 -a -o bootsect.o bootsect.s ld86 -0 -s -o bootsect bootsect.o dd bs=1 if=bootsect of=Image skip=32 cp Image ../ ../../run
运行结果：
2, setup的载入
首先要确定setup是在磁盘的0磁道2扇区，linux 0.11中的setup占了4个扇区，而我们最后要写的setup显然没有那么复杂，所以可以只用1个扇区就可以了。另外，由于bootsect位于0x7c00处，占用512个字节，所以可以将setup载入到0x7e00处。要想从磁盘中载入数据到内存，可以利用BIOS提供的13号中断轻松完成。最后就直接用jumi指令跳转到0x7e00处即可。对前面的bootsect.s扩展之后的完整代码如下：
! 文件：bootsect.s SETUPLEN = 1 SETUPSEG = 0x07e0
entry _start _start: ! 首先利用10号中断的3号功能来读取光标位置 mov ah,#0x03 xor bh,bh int 0x10 ! 再利用10号中断的13号功能显示字符串 mov cx,#50 ! 加上回车和换行，字符串一共包含50个字符，所以设置cx为50 mov bx,#0x0007 mov bp,#msg1 mov ax,#0x07c0 mov es,ax ! es：bp=显示字符串的地址 mov ax,#0x1301 int 0x10 load_setup: mov dx,#0x0000 ! 设置驱动器和磁头(drive 0, head 0): 软盘0磁头 mov cx,#0x0002 ! 设置扇区号和磁道(sector 2, track 0):0磁头、0磁道、2扇区 mov bx,#0x0200 ! 设置读入的内存地址：BOOTSEG+address = 512，偏移512字节 mov ax,#0x0200+SETUPLEN ! 设置读入的扇区个数(service 2, nr of sectors)， ! SETUPLEN是读入的扇区个数，Linux 0.11设置的是4， ! 我们不需要那么多，我们设置为1 int 0x13 ! 应用0x13号BIOS中断读入1个setup.s扇区 jnc ok_load_setup ! 读入成功，跳转到ok_load_setup: ok - continue mov dx,#0x0000 ! 软驱、软盘有问题才会执行到这里 mov ax,#0x0000 ! 否则复位软驱 int 0x13 j load_setup ! 重新循环，再次尝试读取 ok_load_setup: jmpi 0,SETUPSEG ! msg1处放置要显示的字符串 msg1: .byte 13,10 ! 换行+回车 .ascii "AXF OS is booting, my name is Aixiangfei ..." .byte 13,10,13,10 ! 两对换行+回车 ! 下面是启动盘具有有效引导扇区的标志. 仅供BIOS中的程序加载扇区时识别使用。 ! 它必须位于引导扇区的最后两个字节中. .org 510 boot_flag: .word 0xAA55 ! 引导扇区的标记就是0XAA55
3, 完成setup的屏幕输出功能
这个很简单，跟bootsect是一样的。代码如下：
! 文件:setup.s
entry _start _start: ! 首先利用10号中断的3号功能来读取光标位置 mov ah,#0x03 xor bh,bh int 0x10 ! 再利用10号中断的13号功能显示字符串 mov cx,#26 mov bx,#0x0007 mov bp,#msg mov ax,cs mov es,ax mov ax,#0x1301 int 0x10 Inf_loop: jmp Inf_loop ! 无限循环 msg: .byte 13,10 .ascii "Now we are in SETUP." .byte 13,10,13,10 .org 510 boot_flag: .word 0xAA55
编译和与运行：现在有两个文件都要编译、链接。一个个手工编译，效率低下，所以借助Makefile是最佳方式。linux 0.11中Makefile文件已经帮我们把这件事做好了。进入liux-0.11目录后，使用命令：
$ make BootImage
但是我们发现竟然出现了错误：
原因：这是因为make根据Makefile的指引执行了tools/build.c，它是为生成整个内核的镜像文件而设计的，没考虑我们只需要bootsect.s和setup.s的情况。build.c从命令行参数得到bootsect、setup和system内核的文件名，将三者做简单的整理后一起写入Image。其中system是第三个参数（argv[3]）。当“make all”或者“makeall”的时候，这个参数传过来的是正确的文件名，build.c会打开它，将内容写入Image。而“make BootImage”时，传过来的是字符串"none"。所以，修改build.c的思路就是当argv[3]是"none"的时候，只写bootsect和setup，忽略所有与system有关的工作，或者在该写system的位置都写上“0”。
修改build.c文件很简单，只需要把第178到183这几行代码删除即可！
// if ((id=open(argv[3],O_RDONLY,0))<0) // die("Unable to open 'system'"); // if (read(id,buf,GCC_HEADER) != GCC_HEADER) // die("Unable to read header of 'system'"); // if (((long *) buf)[5] != 0) // die("Non-GCC header of 'system'");
run
4, 读取硬件参数
这个部分是最复杂的了。需要打印的硬件信息有：光标位置，内存大小，磁盘的柱面数，磁头数，每磁道的扇区数。在这个实验中，这些参数的信息可以保存在内存中的任意位置，在linux 0.11中，这些参数信息是被保存到了0x90000处，所以不妨跟linux 0.11一样。
（1）获取硬件参数
获得光标位置信息，这个很简单，只需要调用13号中断的3号子程序就可以得到，前面已经用过了的。
获得内存大小，可以调用用15号中断的88号子程序得到，也很简单。
与磁盘相关的信息稍微复杂一点，这些信息被保存在0x0000:0x0104地址处的16个字节的中，这16个字节的信息叫做“磁盘参数表”。所以获得磁盘信息的方法就是复制数据。
（2）数字转字符
现在已经将这些硬件参数取出来放在了0x90000处，接下来的工作是将这些参数显示在屏幕上。这些参数都是一些无符号整数，所以需要做的主要工作是用汇编程序在屏幕上将这些整数用16进制的形式显示出来。
因为十六进制与二进制有很好的对应关系（每4位二进制数和1位十六进制数存在一一对应关系），显示时只需将原二进制数每4位划成一组，按组求对应的ASCII码送显示器即可。ASCII码与十六进制数字的对应关系为：0x30～0x39对应数字0～9，0x41～0x46对应数字a～f。从数字9到a，其ASCII码间隔了7h，这一点在转换时要特别注意。为使一个十六进制数能按高位到低位依次显示，实际编程中，需对bx中的数每次循环左移一组（4位二进制），然后屏蔽掉当前高12位，对当前余下的4位（即1位十六进制数）求其ASCII码，要判断它是0～9还是a～f，是前者则加0x30得对应的ASCII码，后者则要加0x37才行，最后送显示器输出。以上步骤重复4次，就可以完成bx中数以4位十六进制的形式显示出来。
因为在输出的时候需要调用多次，所以最好把这个功能写成一个函数print_bx，方便使用。既然要用到函数，故一定要先设置好栈。为了方便，还可以写一个函数print_nl实现换行的功能。
INITSEG = 0x9000 entry _start _start: ! 在显示字符串之前必须先获取当前光标的位置，这样就可以把字符串显示到当前光标处了 mov ah,#0x03 xor bh,bh int 0x10 ! 利用10号中断的13号功能打印字符串"Now we are in SETUP." mov cx,#26 mov bx,#0x0007 mov bp,#msg1 mov ax,cs mov es,ax mov ax,#0x1301 int 0x10 ! 下面开始读取一些硬件参数 ! 读入光标位置信息，保存到0x90000处 mov ax,#INITSEG mov ds,ax mov ah,#0x03 xor bh,bh int 0x10 mov [0],ds ! 读入内存大小位置信息，保存到0x90002处 mov ah,#0x88 int 0x15 mov [2],ax ! 从0x41处拷贝16个字节（磁盘参数表）到0x90004处 mov ax,#0x0000 mov ds,ax lds si,[4*0x41] mov ax,#INITSEG mov es,ax mov di,#0x0004 mov cx,#0x10 rep ! 重复16次 movsb ! 先打印光标位置 ! 打印字符串之前要先读取光标位置，将字符串打印到当前光标处 mov ah,#0x03 xor bh,bh int 0x10 ! 打印字符串 "Cursor POS:" mov cx,#11 mov bx,#0x0007 mov ax,cs mov es,ax mov bp,#msg2 mov ax,#0x1301 int 0x10 ! 调用打印函数，打印光标位置 mov ax,#0x9000 mov ds,ax mov dx,0x0 call print_hex call print_nl ! 打印内存大小 ! 打印字符串"Memory SIZE:" mov ah,#0x03 xor bh,bh int 0x10 ! 读取光标位置 mov cx,#12 mov bx,#0x0007 mov ax,cs mov es,ax mov bp,#msg3 mov ax,#0x1301 int 0x10 ! 调用打印函数，打印内存大小信息 mov ax,#0x9000 mov ds,ax mov dx,0x2 call print_hex ! 打印字符串"KB" mov ah,#0x03 xor bh,bh int 0x10 ! 读取光标位置 mov cx,#2 mov bx,#0x0007 mov ax,cs mov es,ax mov bp,#msg4 mov ax,#0x1301 int 0x10 call print_nl !打印柱面数 ! 打印字符串"Cyls" mov ah,#0x03 xor bh,bh int 0x10 ! 读取光标位置 mov cx,#5 mov bx,#0x0007 mov ax,cs mov es,ax mov bp,#msg5 mov ax,#0x1301 int 0x10 ! 调用打印函数打印磁盘柱面数 mov ax,#0x9000 mov ds,ax mov dx,0x4 call print_hex call print_nl ! 打印磁头数 ! 打印字符串"Heads:" mov ah,#0x03 xor bh,bh int 0x10 ! 读取光标位置 mov cx,#6 mov bx,#0x0007 mov ax,cs mov es,ax mov bp,#msg6 mov ax,#0x1301 int 0x10 ! 调用打印函数打印磁盘磁头数 mov ax,#0x9000 mov ds,ax mov dx,0x6 call print_hex call print_nl ! 打印每磁道扇区数 ! 打印字符串"sectors" mov ah,#0x03 xor bh,bh int 0x10 ! 读取光标位置 mov cx,#8 mov bx,#0x0007 mov ax,cs mov es,ax mov bp,#msg7 mov ax,#0x1301 int 0x10 ! 调用打印函数打印扇区数 mov ax,#0x9000 mov ds,ax mov dx,0x12 call print_hex call print_nl Inf_loop: jmp Inf_loop ! 无限循环 ! print_hex函数：将一个数字转换为ascii码字符，并打印到屏幕上 ! 参数值：dx ! 返回值：无 print_hex: mov cx,#4 ! 要打印4个十六进制数字,故循环4次 print_digit: rol dx,#4 ! 循环以使低4比特用上 !! 取dx的高4比特移到低4比特处 mov ax,#0xe0f ! ah = 请求的功能值，al = 半字节(4个比特)掩码 and al,dl ! 取dl的低4比特值 add al,#0x30 ! 给al数字加上十六进制0x30 cmp al,#0x3a jl outp ! 如果是一个不大于十的数字 add al,#0x07 ! 如果是a～f，要多加7 outp: int 0x10 loop print_digit ! 用loop重复4次 ret ! 打印回车换行 print_nl: mov ax,#0xe0d int 0x10 mov al,#0xa int 0x10 ret msg1: .byte 13,10 .ascii "Now we are in SETUP." .byte 13,10,13,10 msg2: .ascii "Cursor POS:" msg3: .ascii "Memory SIZE:" msg4: .ascii "KB" msg5: .ascii "Cyls:" msg6: .ascii "Heads:" msg7: .ascii "Sectors:" .org 510 boot_flag: .word 0xAA55
运行结果：
