自制操作系统-使用汇编显示 hello world

Posted 2021-11-29 sea-stream

 

Windows （开机）读软盘第一个扇区的读法的具体表格

 

Hello World汇编版

就是将16进制编写的代码使用汇编语言编写出来

; cherry-os
ORG 0x7c00 ;指定程序装载的位置

;下面用于描述FAT12格式的软盘
JMP entry
DB 0x90
DB "CHRRYIPL" ;启动区的名称可以是任意的字符串，但长度必须是8字节
DW 512; 每一个扇区的大小，必须是512字节
DB 1 ;簇的大小（必须为1个扇区)
DW 1 ;FAT的起始位置（一般从第一个扇区开始）
DB 2 ;FAT的个数 必须是2
DW 224;根目录的大小 一般是224项
DW 2880; 该磁盘的大小 必须是2880扇区
DB 0xf0;磁盘的种类 必须是0xf0
DW 9;FAT的长度 必须是9扇区
DW 18;1个磁道(track) 有几个扇区 必须是18
DW 2; 磁头个数 必须是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 ;扩展引导标记 固定0x29
DD 0xffffffff ;卷列序号
DB "CHERRY-OS  " ;磁盘的名称（11个字节）
DB "FAT12   " ;磁盘的格式名称（8字节）
TIMES 18 DB 0; 先空出18字节 这里与原文写法不同

;程序核心
entry:
    MOV AX,0  ;初始化寄存器
    MOV SS,AX
    MOV SP,0x7c00
    MOV DS,AX
    MOV ES,AX
    MOV SI,msg
putloop:
    MOV AL,[SI]
    ADD SI,1
    CMP AL,0
    JE fin
    MOV AH,0x0e ;显示一个文字
    MOV BX,15 ;指定字符的颜色
    INT 0x10 ;调用显卡Bios
    JMP putloop
fin:
    HLT ;CPU停止,等待指令
    JMP fin ;无限循环
msg:
    DB 0x0a , 0x0a ;换行两次
    DB "hello, cherryOS"
    DB 0x0a
    DB 0
    
    TIMES 0x1fe-($-$$) DB 0 ;填写0x00,直到0x001fe
    
    DB 0x55, 0xaa

将这个文件保存为cherryOS.asm，使用nasm生成cherryOS.img

nasm cherryOS.asm -o cherryOS.img

使用QEMU运行我们的系统

qemu-system-i386 cherryOS.img

效果图：

 

代码说明

书中使用的是NASK，我们使用的是NASM，部分语法不同，这里总结一下。

1 2 3 4 5

NASK代码 NASM代码 JMP entry -> JMP SHORT entry RESB <填充字节数> -> TIMES <填充字节数> DB <填充数据> RESB 0x7dfe-$ -> TIMES 0x1fe-($-$$) DB 0 ALIGNB 16 -> ALIGN 16, DB 0

下面对一个语句做专门说明

1	TIMES 0x1fe-($-$$) DB 0

这一句其中出现了$与$$这样的符号。
$ 是当前位置
$$ 是段开始位置
$ - $$ 是当前位置在段内的偏移
比如我们前面输入了130个字节，那么$ - $$就是130，使用0x1fe-($ - $$)就可以计算出到达0x1fe还需要多少个字节。
这样就保证了我们循环填充后所停在的位置是0x1fe

上面的代码中出现了FAT12格式，IPL这样的词语。这里简要说明。

FAT12: Windows MS-DOS所采用的软盘格式。后面我们将使用FAT32作为我们系统的格式。
启动区: 软盘的第一个扇区成为启动区。
扇区: 计算机读写软盘的过程中不是一个字节一个字节的读写，而是以512字节为一个单位进行读写的。因此，软盘的512个字节就是一个扇区。扇区就是最小的读写单元。
IPL:initial program loader的缩写。启动程序加载器，启动区只有区区512字节，实在是太小了。所以我们需要一个专门的程序IPL去启动操作系统
bootsrap:鞋带。操作系统的启动就是操作系统的一个自救过程，我们一般将操作系统的启动机制叫做bootstrap。

几个语句:
ORG:这个指令将告诉编译器，在代码开始执行的时候，这些代码将被装载到哪个地址中，比如我们在这里指定的地址是0x7c00。（为什么是0x7c00，IBM的大佬们当年规定的就是这个数字，我也没办法）
JMP:JMP，跳转，转到对应的语句。
MOV:这个不多说了，相当于赋值语句。MOV AX,0 就是将0赋值给AX
HLT:让CPU停止动作的指令，并不是完全的停止，只是让CPU进入等待状态。
INT:BIOS中断指令，这里我们用到INT0x10调用显卡，更多的有关BIOS的中断可以自行百度。

四个代码块:
entry:程序的开始，主要用来初始化寄存器和将msg的地址放入SI
putloop:用于显示一个字符，整个流程就是这个代码段所表示的过程，AH默认0x0e，AL表示字符，BH默认为0，BL表示颜色。具体参考INT0x10中断内容。
fin:让CPU进行等待。这个代码段要在代码中看，我们是这么写的CMP AL,0 JE fin。JE表示 jump if equal。所以这句话的意思是，如果AL==0 那么跳转到fin。也就是说我们msg中的信息显示完成后，就让CPU进入无限等待状态。
msg:用于显示我们的内容

几个寄存器:
虽然这都是基础了，但是还是写一下，省的大家百度了
AX 累加寄存器 BX 基址寄存器 CX计数寄存器 DX数据寄存器
SP 栈指针寄存器 BP 基址指针寄存器 SI 源变址寄存器 DI 目的变址寄存器
ES 附加段寄存器 CS 代码段寄存器 SS 堆栈段寄存器 DS 数据段寄存器
L与H：H表示高位，L表示地位，AL表示AX寄存器低位，AH表示AX寄存器的高位

整体流程：

• 首先进入entry，entry中完成了对寄存器的初始化，并且将msg的地址放到SI中，此时可以将SI理解成一个在msg数据中滑动的指针。
• msg内部是我们需要显示的字符串
• 进入putloop，这个循环用于将msg的字符一个一个打印出来。如果AH = 0时，进入fin。
• 进入fin，程序变为无限等待状态。

 

参考：

http://blackblog.tech/2018/07/18/CreateOSDay2/