OSASK学习第3天 进入32位模式并导入C语言

1 制作真正的IPL

BIOS 在启动时，会自动将引导扇区（512字节）读取到内存的 0x7c00 地址处，然后跳转到 0x7c00 开始执行。

将软盘上的第二个扇区（512字节）加载到内存的 0x8200 地址处，为下一步执行更大的程序做准备。

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 ; 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 JC error

JC: 是“jump if carry”的缩写，意思是如果进位标志（carry flag）是1的话，就跳转。

❏磁盘读、写，扇区校验（verify）​，以及寻道（seek）
AH=0x02;（读盘）
AH=0x03;（写盘）
AH=0x04;（校验）
AH=0x0c;（寻道）
AL=处理对象的扇区数；​（只能同时处理连续的扇区）

CH=柱面号 &0xff；
CL=扇区号（0-5位）|（柱面号&0x300）>>2；
DH=磁头号；
DL=驱动器号；
ES:BX=缓冲地址；(校验及寻道时不使用)

返回值：
FLACS.CF == 0：没有错误，AH == 0
FLAGS.CF == 1：有错误，错误号码存入AH内（与重置（reset）功能一样）
我们这次用的是AH=0x02，是“读盘”的意思。

x86 实模式（1MB 空间）内存布局速查表

📌 记忆口诀

• 底部（1KB）：BIOS/CPU 内部表，打死别碰。
• 中部（640KB - 1KB）：你家菜地，随便种（只要你记得种子埋哪了）。
• 顶部（384KB）：硬件厂房（显存、固件），只看不摸。
• 0x7C00（512B）：你自己脚下，挪窝之前别踩空。

harib00a：

; hello-os ; TAB=4 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 "HELLOIPL" ; 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 "HELLO-OS " ; 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 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 MOV AH,0x02 ; 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 JC error JMP fin 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 0X07 DB 0x0a ; 换行 DB 0 RESB 0x7dfe-$ ; 填写0x00直到0x001fe DB 0x55, 0xaa

2 试错

这一节就是添加了判断是否读磁盘出错的代码，防止读出错误的数据。

harib00b

; hello-os ; TAB=4 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 "HELLOIPL" ; 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 "HELLO-OS " ; 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 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 MOV SI,0 ; 记录失败次数的寄存器 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 fin ; 没出错的话跳转到fin ADD SI,1 ; 往SI加1 CMP SI,5 ; 比较SI与5 JAE error ; SI >= 5时，跳转到error MOV AH,0x00 MOV DL,0x00 ; A驱动器 INT 0x13 ; 重置驱动器 JMP retry 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 0X07 DB 0x0a ; 换行 DB 0 RESB 0x7dfe-$ ; 填写0x00直到0x001fe DB 0x55, 0xaa

JNC是另一个条件跳转指令，是“Jump if not carry”的缩写。也就是说进位标志是0的话就跳转。
JAE也是条件跳转，是“Jump if above or equal”的缩写，意思是大于或等于时跳转。

AH=0x00
DL=0x00
INT 0x13
// 这是“系统复位”​。它的功能是复位软盘状态，再读一次。

3 读到18扇区

这一节添加的代码通过一个循环连续读出了18个扇区

; hello-os ; TAB=4 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 "HELLOIPL" ; 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 "HELLO-OS " ; 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 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 ; 记录失败次数的寄存器 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 ; 没出错的话跳转到fin ADD SI,1 ; 往SI加1 CMP SI,5 ; 比较SI与5 JAE error ; SI >= 5时，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0x0200 ADD AX,0X0020 ; MOV ES,AX ;因为没有ADD ES,0X0020指令，座椅这里稍微绕个弯 ADD CL,1 ;往CL里加1 CMP CL,18 ;比较CL和18 JBE readloop ;如果 CL <= 18 跳转至readloop读下一个扇区 fin: HLT ; 让CPU停止，等待指令 JMP fin ; 无限循环 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 msg: DB 0x0a, 0x0a ; 换行两次 DB "load error" DB 0X07 DB 0x0a ; 换行 DB 0 RESB 0x7dfe-$ ; 填写0x00直到0x001fe DB 0x55, 0xaa

JBE：这也是个条件跳转指令，是“jump if below or equal”的缩写，意思是小于等于则跳转。

要读下一个扇区，只需给CL加1，给ES加上0x20就行了。CL是扇区号，ES指定读入地址。0x20是十六进制下512除以16的结果。

就结果而言，写成AL=17结果也是完全一样的。但这样的方式在下一次的程序中，就会成为问题，因此为了能够循序渐进，这里特意用循环来一个扇区一个扇区地读盘。

此时已经把磁盘上C0-H0-S2到C0-H0-S18的512×17=8704字节的内容，装载到了内存的0x8200～0xa3ff处。

4 读入10个柱面

C0-H0-S18扇区的下一扇区，是磁盘反面的C0-H1-S1。这次从0xa400读入，按顺序读到C0-H1-S18后，接着读下一个柱面C1-H0-S1。保持这个势头，一直读到C9-H1-S18。

; hello-os ; TAB=4 ORG 0x7c00 ; 指明程序装载地址 CYLS EQU 10 ; 标准FAT12格式软盘专用的代码 Stand FAT12 format floppy code JMP entry DB 0x90 DB "HELLOIPL" ; 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 "HELLO-OS " ; 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 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 ; 记录失败次数的寄存器 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 ; 没出错时跳转到next ADD SI,1 ; SI加1 CMP SI,5 ; 比较SI与5 JAE error ; SI >= 5时，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 ADD AX,0x0020 MOV ES, AX ; 因为没有ADD ES,0x020指令，所以这里稍微绕个弯 ADD CL,1 ; CL加1 CMP CL,18 ; 比较CL与18 JBE readloop ; 如果CL <= 18，则跳转至readloop MOV CL,1 ADD DH,1 CMP DH,2 JB readloop ; 如果DH < 2，则跳转到readloop MOV DH,0 ADD CH,1 CMP CH, CYLS JB readloop ; 如果CH < CYLS，则跳转到readloop fin: HLT ; 让CPU停止，等待指令 JMP fin ; 无限循环 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 msg: DB 0x0a, 0x0a ; 换行两次 DB "load error" DB 0X07 DB 0x0a ; 换行 DB 0 RESB 0x7dfe-$ ; 填写0x00直到0x001fe DB 0x55, 0xaa

JB。这也是条件跳转指令，是“jump if below”的缩写。翻译过来就是：​“如果小于的话，就跳转。​”
EQU。这相当于C语言的#define命令，用来声明常数。​“CYLS EQU 10”意思是“CYLS = 10”​。EQU是“equal”的缩写。只将它定义成常数是因为以后我们可能修改这个数字。现在我们先随意定义成10个柱面，以后再对它进行调整（CYLS代表cylinders）​。

5 着手开发操作系统

一般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) 文件的内容会写在0x004200以后的地方。

6 从启动区执行操作系统

那么，要怎样才能执行磁盘映像上位于0x004200号地址的程序呢？
现在的程序是从启动区开始，把磁盘上的内容装载到内存0x8000号地址，所以磁盘0x4200处的内容就应该位于内存0x8000+0x4200=0xc200号地址。

这样的话，我们就往haribote.nas里加上ORG 0xc200，然后在ipl.nas处理的最后加上JMP 0xc200这个指令。

7 确认操作系统的执行情况

这节就是切换一下画面模式。

设置显卡模式（video mode）
❏ AH=0x00；
❏ AL=模式：​（省略了一些不重要的画面模式）

• 0x03:16色字符模式，80× 25
• 0x12:VGA图形模式，640× 480× 4位彩色模式，独特的4面存储模式
• 0x13:VGA图形模式，320× 200× 8位彩色模式，调色板模式
• 0x6a：扩展VGA图形模式，800× 600× 4位彩色模式，独特的4面存储模式（有的显卡不支持这个模式）

❏ 返回值：无

8 32位模式前期准备

; haribote-os ; TAB=4 ; 有关BOOT_INFO CYLS EQU 0x0ff0 ; 设定启动区 LEDS EQU 0x0ff1 VMODE EQU 0x0ff2 ; 关于颜色数目的信息。颜色的位数。 SCRNX EQU 0x0ff4 ; 分辨率的X（screen x） SCRNY EQU 0x0ff6 ; 分辨率的Y（screen y） VRAM EQU 0x0ff8 ; 图像缓冲区的开始地址 ORG 0xc200 ; 这个程序将要被装载到内存的什么地方呢？ MOV AL,0x13 ; VGA显卡，320x200x8位彩色 MOV AH,0x00 INT 0x10 MOV BYTE [VMODE],8 ; 记录画面模式 MOV WORD [SCRNX],320 MOV WORD [SCRNY],200 MOV DWORD [VRAM],0x000a0000 ;用BIOS取得键盘上各种LED指示灯的状态 MOV AH,0x02 INT 0x16 ; keyboard BIOS MOV [LEDS], AL fin: HLT JMP fin

9 - 10 开始导入C语言

这部分突然添加了很多莫名其妙的代码，有的没看懂，还有makefile里面的一些流程，也没搞清楚，几个obj怎么链接的小白看不太明白，总之跟着代码跑就完了