Linux0.11内核系列—1.引导程序分析

Posted 2020-07-14 是非猫

1.简介

本文主要介绍三个文件bootsect.s、setup.s、head.s，主要是做了些从软盘加载内核和设置32位保护模式的操作。

2.程序分析

当PC电源打开后，Bios自检后将bootsect读入内存绝对地址0x7c00处，因为bootsect.s的结尾是：

	.word 0xAA55

然后跳转到0x7c00处并把执行权交给此处的代码，从start:处开始执行。

BOOTSEG  = 0x07c0	
INITSEG  = 0x9000

start:
	mov	ax,#BOOTSEG
	mov	ds,ax
	mov	ax,#INITSEG
	mov	es,ax
	mov	cx,#256
	sub	si,si
	sub	di,di
	rep
	movw
	jmpi	go,INITSEG

BOOTSEG是当前程序的起始内存地址的段地址，INITSEG表示是bootsect将要移动要的内存地址的段地址，这段代码的意思是重复执行movw指令256次，每次从BOOTSEG(0x7c0段地址)+si的地址处移动一个字(2个字节)的数据到INITSEG(0x9000段地址)+di地址处，挨个移动256次，所以总共就是256字(512字节)，bootsect.s编译出来也就是512字节的大小。所以这段代码执行完之后就是把自己拷贝到0x90000地址处，然后jmpi跳转到0x9000的偏移地址为go的地方执行。

所以接下来程序执行到go:处，但是整个程序的起始段地址变成了0x9000，go处的代码设置了下堆栈，接着是load_setup：

SETUPLEN = 4	

load_setup:
	mov	dx,#0x0000		! drive 0, head 0
	mov	cx,#0x0002		! sector 2, track 0
	mov	bx,#0x0200		! address = 512, in INITSEG
	mov	ax,#0x0200+SETUPLEN	! service 2, nr of sectors
	int	0x13			! read it
	jnc	ok_load_setup		! ok - continue
	mov	dx,#0x0000
	mov	ax,#0x0000		! reset the diskette
	int	0x13
	j	load_setup

利用BIOS中断int 0x13将setup从磁盘第2个扇区开始读到0x90200开始处，共SETUPLEN(setup 程序的扇区数)读4个扇区。成功后跳转到ok_load_setup。

SETUPSEG = 0x9020

ok_load_setup:
...
	mov	ax,#SYSSEG
	mov	es,ax		! segment of 0x010000
	call	read_it
	call	kill_motor

...
	jmpi	0,SETUPSEG

省略的代码都是一些读硬盘和驱动器的数据。这里比较关键的是call read_it，调用read_it：

SYSSIZE = 0x3000
SYSSEG   = 0x1000
ENDSEG   = SYSSEG + SYSSIZE

read_it:
	mov ax,es
	test ax,#0x0fff
die:	jne die			! es must be at 64kB boundary
	xor bx,bx		! bx is starting address within segment
rp_read:
	mov ax,es
	cmp ax,#ENDSEG		! have we loaded all yet?
	jb ok1_read
	ret
ok1_read:
	...

SYSSIZE是编译后system模块的大小，SYSSEG是system模块将加载到的内存段地址处，所以ENDSEG的值就是system模块停止加载的段地址。那么read_it的作用就是先判断一下es是不是到了system模块停止加载的段地址处，如果没有则跳转去读取system模块到这个地址。加载完成后就ret返回。然后关闭马达后读一些驱动器的信息，最后jmpi 0,SETUPSEG跳转到0x9020:0000也就是setup.s程序的开始处。

bootsect.s就此结束，到现在为止内核各个模块在内存中的位置如下图的第3步：

接下来进入setup.s。

未完待续