一、/charpter5/i中代码树状图如下：
| -- Makefile
| -- a.img
| -- bochsrc
| -- boot
| | -- boot.asm
| | -- include
| | | -- fat12hdr.inc
| | | -- load.inc
| | | -- pm.inc
| | -- loader.asm
| -- include
| | -- const.h
| | -- global.h
| | -- protect.h
| | -- proto.h
| | -- string.h
| | -- type.h
| -- kernel
| | -- global.c
| | -- i8259.c
| | -- kernel.asm
| | -- protect.c
| | -- start.c
| -- lib
| | -- klib.c
| | -- kliba.asm
| | -- string.asm
二、代码整体架构
此代码分析涉及到FAT12文件系统，ELF文件格式，X86/WIN32函数调用规范，int 10h,int 13h,int 15h。请参考以下博客：
FAT12文件系统：http://blog.csdn.net/jltxgcy/article/details/8665475
ELF文件格式：http://blog.csdn.net/jltxgcy/article/details/8687737
X86/WIN32函数调用规范：http://blog.csdn.net/jltxgcy/article/details/8668666
int 10h,int 13h,int 15h：http://blog.csdn.net/jltxgcy/article/details/8687881
系统内存分配如图：
程序整体流程如下：
boot从软盘存入7c00h，开始执行把loader加载到内存90100h处，跳转到此处，loader把kernel加载到内存80000h处，跳入保护模式，在保护模式下，重新放置kernel的位置到30000h处，并跳转到3040D处开始执行代码。然后用C语言和汇编共同扩展kernel。首先把gdt和堆栈移到了kernel中，添加中断和异常处理。
核心思路，把用于C语言引用的.c和汇编中的global的，还有常量，变量（用extern）都放在.h文件夹中，这样在C语言调用只需#include就能用，汇编里面用C语言，只需要extern就可以。
汇编语言传递参数有两种方式，一、push 参数 因为call还要传入eip，所以在子函数中如果要取到，需要[esp+8] ，调用者返回后要恢复堆栈，传递了几个参数就要让esp+4*参数的个数。二、mov cl , 1 此种方法如果想要暂时保持数据还要sub esp-2。 push在其他处的用法均为下面的语句会改变当前寄存器的值，并且这些寄存器的值后面会用到。movebp,
esp 因为后面的push 语言要改变esp，那为什么不push esp呢？因为我们还要用到ebp来取得传递过来的参数。
这里面C语言的参数都是二进制的。
三、代码详细分析
boot/boot.asm
根目录读取一个扇区到内存09000h：0100位置，遍历此扇区的16个根目录，看是否有LOADER BIN，如果没找到，再读取一个扇区到内存09000h：0100位置，循环刚才的动作，直到14个扇区全部查找完毕；如果找到了，那么取该目录的开始簇号，①根据开始簇号取得他在数据区的扇区号然后读入内存09000h：0100处；然后根据开始簇号取得它在FAT1中的扇区号，然后读入内存08F00：0000处，一般读两个扇区；根据偏移计算FAT项的值，如果为FFF则结束，如果为008，转到①继续执行。
;%define _BOOT_DEBUG_ ; 做 Boot Sector 时一定将此行注释掉!将此行打开后用 nasm Boot.asm -o Boot.com 做成一个.COM文件易于调试
%ifdef _BOOT_DEBUG_
org 0100h ; 调试状态, 做成 .COM 文件, 可调试
%else
org 07c00h ; Boot 状态, Bios 将把 Boot Sector 加载到 0:7C00 处并开始执行
%endif
;================================================================================================
%ifdef _BOOT_DEBUG_
BaseOfStack equ 0100h ; 调试状态下堆栈基地址(栈底, 从这个位置向低地址生长)
%else
BaseOfStack equ 07c00h ; Boot状态下堆栈基地址(栈底, 从这个位置向低地址生长)
%endif
%include "load.inc"
;================================================================================================
jmp short LABEL_START ; Start to boot.
nop ; 这个 nop 不可少
; 下面是 FAT12 磁盘的头, 之所以包含它是因为下面用到了磁盘的一些信息
%include "fat12hdr.inc"
LABEL_START:
mov ax, cs ;cs=0000h
mov ds, ax
mov es, ax
mov ss, ax
mov sp, BaseOfStack;上面的地方没有代码，可以自由存数据
; 清屏
mov ax, 0600h ; AH = 6, AL = 0h
mov bx, 0700h ; 黑底白字(BL = 07h)
mov cx, 0 ; 左上角: (0, 0)
mov dx, 0184fh ; 右下角: (80, 50)
int 10h ; int 10h
mov dh, 0 ; "Booting "
call DispStr ;int 10号暂时不考虑，功能显示字符串，因为有很多种方式
xor ah, ah ; ┓
xor dl, dl ; ┣ 软驱复位
int 13h ; ┛
; 下面在 A 盘的根目录寻找 LOADER.BIN
mov word [wSectorNo], SectorNoOfRootDirectory ;19
LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN:
cmp word [wRootDirSizeForLoop], 0 ; ┓ 14
jz LABEL_NO_LOADERBIN ; ┣ 判断根目录区是不是已经读完
dec word [wRootDirSizeForLoop] ; ┛ 如果读完表示没有找到 LOADER.BIN
mov ax, BaseOfLoader ;09000h
mov es, ax ; es <- BaseOfLoader
mov bx, OffsetOfLoader ; 0100h bx <- OffsetOfLoader 于是, es:bx = BaseOfLoader:OffsetOfLoader
mov ax, [wSectorNo] ; ax <- Root Directory 中的某 Sector 号
mov cl, 1
call ReadSector
mov si, LoaderFileName ; ds:si -> "LOADER BIN"
mov di, OffsetOfLoader ; es:di -> BaseOfLoader:0100,，正好指向根目录项的文件名属性
cld
mov dx, 10h ;因为一个扇区最多有512/32=16个根目录
LABEL_SEARCH_FOR_LOADERBIN:
cmp dx, 0 ; 循环次数控制,
jz LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR ;如果已经读完这个扇区的所有根目录,就跳到下一个扇区。
dec dx ; 就跳到这个扇区的下一个根目录
mov cx, 11 ;因为根目录的DIR_Name有11个字节
LABEL_CMP_FILENAME:
cmp cx, 0
jz LABEL_FILENAME_FOUND ; 如果比较了 11 个字符都相等, 表示找到
dec cx
lodsb ; ds:si -> al
cmp al, byte [es:di]
jz LABEL_GO_ON
jmp LABEL_DIFFERENT ; 只要发现不一样的字符就表明本 DirectoryEntry 不是我们要找的 LOADER.BIN
LABEL_GO_ON:
inc di
jmp LABEL_CMP_FILENAME ; 继续循环
LABEL_DIFFERENT:
and di, 0FFE0h ; di &= E0 为了让它指向本条目开头
add di, 20h ; di += 20h 下一个目录条目 20h=32个字节
mov si, LoaderFileName
jmp LABEL_SEARCH_FOR_LOADERBIN;
LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR:
add word [wSectorNo], 1
jmp LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN
LABEL_NO_LOADERBIN:
mov dh, 2 ; "No LOADER."
call DispStr ; 显示字符串
%ifdef _BOOT_DEBUG_
mov ax, 4c00h ; ┓
int 21h ; ┛没有找到 LOADER.BIN, 回到 DOS
%else
jmp $ ; 没有找到 LOADER.BIN, 死循环在这里
%endif
LABEL_FILENAME_FOUND: ; 找到 LOADER.BIN 后便来到这里继续
mov ax, RootDirSectors
and di, 0FFE0h ; di -> 当前条目的开始
add di, 01Ah ; 取得此条目对应的开始簇号的偏移
mov cx, word [es:di] ;2
push cx ; 保存此 Sector 在 FAT 中的序号
add cx, ax ;2+14
add cx, DeltaSectorNo ; 19+14+簇号-2
mov ax, BaseOfLoader
mov es, ax ;
mov bx, OffsetOfLoader ;
mov ax, cx ; ax=34
LABEL_GOON_LOADING_FILE:
push ax ; `.
push bx ; |
mov ah, 0Eh ; | 每读一个扇区就在 "Booting " 后面
mov al, '.' ; | 打一个点, 形成这样的效果:
mov bl, 0Fh ; | Booting ......
int 10h ; |
pop bx ; |
pop ax ; /
mov cl, 1 ;扇区号为34，读一个扇区，到09000h：0100h
call ReadSector
pop ax ; 取出此 Sector 在 FAT 中的序号
call GetFATEntry ;或者FAT项的值
cmp ax, 0FFFh
jz LABEL_FILE_LOADED
push ax ; 保存 Sector 在 FAT 中的序号
mov dx, RootDirSectors
add ax, dx ;ax+14
add ax, DeltaSectorNo ;ax+14+17
add bx, [BPB_BytsPerSec];0100h+200h,又读取一个扇区
jmp LABEL_GOON_LOADING_FILE
LABEL_FILE_LOADED:
mov dh, 1 ; "Ready."
call DispStr ; 显示字符串
; *****************************************************************************************************
jmp BaseOfLoader:OffsetOfLoader ; 这一句正式跳转到已加载到内
; 存中的 LOADER.BIN 的开始处，
; 开始执行 LOADER.BIN 的代码。
; Boot Sector 的使命到此结束
; *****************************************************************************************************
;============================================================================
;变量
;----------------------------------------------------------------------------
wRootDirSizeForLoop: dw RootDirSectors ; 因为要用到这个存储单元，不是单一的用14这个数字，Root Directory 占用的扇区数, 在循环中会递减至零.
wSectorNo: dw 0 ; 要读取的扇区号
bOdd: db 0 ; 奇数还是偶数
;============================================================================
;字符串
;----------------------------------------------------------------------------
LoaderFileName: db "LOADER BIN", 0 ; LOADER.BIN 之文件名
; 为简化代码, 下面每个字符串的长度均为 MessageLength
MessageLength equ 9
BootMessage: db "Booting "; 9字节, 不够则用空格补齐. 序号 0
Message1: db "Ready. "; 9字节, 不够则用空格补齐. 序号 1
Message2: db "No LOADER"; 9字节, 不够则用空格补齐. 序号 2
;============================================================================
;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: DispStr
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
; 显示一个字符串, 函数开始时 dh 中应该是字符串序号(0-based)
DispStr:
mov ax, MessageLength
mul dh
add ax, BootMessage
mov bp, ax ; ┓
mov ax, ds ; ┣ ES:BP = 串地址
mov es, ax ; ┛
mov cx, MessageLength ; CX = 串长度
mov ax, 01301h ; AH = 13, AL = 01h
mov bx, 0007h ; 页号为0(BH = 0) 黑底白字(BL = 07h)
mov dl, 0 ;起始行列
int 10h ; int 10h
ret
;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: ReadSector
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
; 从第 ax 个 Sector 开始, 将 cl 个 Sector 读入 es:bx 中
ReadSector:
; -----------------------------------------------------------------------
; 怎样由扇区号求扇区在磁盘中的位置 (扇区号 -> 柱面号, 起始扇区, 磁头号)
; -----------------------------------------------------------------------
; 设扇区号为 x
; ┌ 柱面号 = y >> 1
; x ┌ 商 y ┤
; -------------- => ┤ └ 磁头号 = y & 1
; 每磁道扇区数 │
; └ 余 z => 起始扇区号 = z + 1
push bp ;因为要用到bp
mov bp, sp ;
sub esp, 2 ; 辟出两个字节的堆栈区域保存要读的扇区数: byte [bp-2]
mov byte [bp-2], cl ;大家奇怪为什么不直接push呢，因为如果直接push，那么则不能直接取出来数据
push bx ; 保存 bx,因为要做除数
mov bl, [BPB_SecPerTrk] ; bl: 除数为18
div bl ; y 在 al 中, z 在 ah 中
inc ah ; z ++
mov cl, ah ; cl <- 起始扇区号
mov dh, al ; dh <- y
shr al, 1 ; y >> 1 (其实是 y/BPB_NumHeads, 这里BPB_NumHeads=2)
mov ch, al ; ch <- 柱面号
and dh, 1 ; dh & 1 = 磁头号
pop bx ; 恢复 bx
; 至此, "柱面号, 起始扇区, 磁头号" 全部得到 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
mov dl, [BS_DrvNum] ; 驱动器号 (0 表示 A 盘)
.GoOnReading:
mov ah, 2 ; 读
mov al, byte [bp-2] ; 读 al 个扇区
int 13h
jc .GoOnReading ; 如果读取错误 CF 会被置为 1, 这时就不停地读, 直到正确为止
add esp, 2 ;由于前面辟出了两个字节，保存要读的扇区数
pop bp
ret
;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: GetFATEntry
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
; 找到序号为 ax 的 Sector 在 FAT 中的条目, 结果放在 ax 中
; 需要注意的是, 中间需要读 FAT 的扇区到 es:bx 处, 所以函数一开始保存了 es 和 bx
GetFATEntry:
push es
push bx
push ax
mov ax, BaseOfLoader; `.
sub ax, 0100h ; | 在 BaseOfLoader 后面留出 4K 空间用于存放 FAT；9000-0100=8F00，90000和8F000之前差4K
mov es, ax ; /
pop ax ;ax=2
mov byte [bOdd], 0
mov bx, 3
mul bx ; ax=6;
mov bx, 2
div bx ;ax=3(商);dx=0（余数）,本质是ax*1.5,为了求偏移
cmp dx, 0
jz LABEL_EVEN
mov byte [bOdd], 1 ;如果为1，说明是奇数
LABEL_EVEN:;偶数
; 现在 ax 中是 FATEntry 在 FAT 中的偏移量,下面来
; 计算 FATEntry 在哪个扇区中(FAT占用不止一个扇区)
xor dx, dx
mov bx, [BPB_BytsPerSec] ：512
div bx ; dx:ax / BPB_BytsPerSec
; ax <- 商 (FATEntry 所在的扇区相对于 FAT 的扇区号) 结果是0号扇区
; dx <- 余数 (FATEntry 在扇区内的偏移) 结果是3号偏移
push dx
mov bx, 0 ; bx <- 0 于是, es:bx = (BaseOfLoader - 100):00
add ax, SectorNoOfFAT1 ; 引导扇区占一个扇区，此句之后的 ax 就是 FATEntry 所在的扇区号
mov cl, 2
call ReadSector ; 读取 FATEntry 所在的扇区, 一次读两个, 避免在边界
; 发生错误, 因为一个 FATEntry 可能跨越两个扇区
pop dx
add bx, dx ;偏移为3
mov ax, [es:bx] ; 如前面的图所说，ax=8FFFh
cmp byte [bOdd], 1
jnz LABEL_EVEN_2
shr ax, 4 ;如果偏移为4，上步得到ax=008Fh,右移后ax=0008h,与后还为0008h
LABEL_EVEN_2:
and ax, 0FFFh ;不等于跳到此处，ax=0FFFh
LABEL_GET_FAT_ENRY_OK:
pop bx
pop es
ret
;----------------------------------------------------------------------------
times 510-($-$$) db 0 ; 填充剩下的空间，使生成的二进制代码恰好为512字节
dw 0xaa55 ; 结束标志
boot/include/fat12hdr.inc
; FAT12 磁盘的头
; ----------------------------------------------------------------------
;一个磁道有18个扇区，一个扇区有512字节
; 下面是 FAT12 磁盘的头
BS_OEMName DB 'ForrestY' ; OEM String, 必须 8 个字节
BPB_BytsPerSec DW 512 ; 每扇区字节数 ；重要
BPB_SecPerClus DB 1 ; 每簇多少扇区
BPB_RsvdSecCnt DW 1 ; Boot 记录占用多少扇区 ；所以FAT的第一个扇区为1
BPB_NumFATs DB 2 ; 共有多少 FAT 表
BPB_RootEntCnt DW 224 ; 根目录文件数最大值 ；计算扇区个数时候用到
BPB_TotSec16 DW 2880 ; 逻辑扇区总数
BPB_Media DB 0xF0 ; 媒体描述符
BPB_FATSz16 DW 9 ; 每FAT扇区数
BPB_SecPerTrk DW 18 ; 每磁道扇区数 ；重要
BPB_NumHeads DW 2 ; 磁头数(面数) ；由扇区求柱面，磁头，扇区时候用到
BPB_HiddSec DD 0 ; 隐藏扇区数
BPB_TotSec32 DD 0 ; 如果 wTotalSectorCount 是 0 由这个值记录扇区数
BS_DrvNum DB 0 ; 中断 13 的驱动器号 ；后来赋值给dl
BS_Reserved1 DB 0 ; 未使用
BS_BootSig DB 29h ; 扩展引导标记 (29h)
BS_VolID DD 0 ; 卷序列号
BS_VolLab DB 'OrangeS0.02'; 卷标, 必须 11 个字节
BS_FileSysType DB 'FAT12 ' ; 文件系统类型, 必须 8个字节
;------------------------------------------------------------------------
; -------------------------------------------------------------------------
; 基于 FAT12 头的一些常量定义，如果头信息改变，下面的常量可能也要做相应改变
; -------------------------------------------------------------------------
FATSz equ 9 ; BPB_FATSz16
;equ为伪指令，编译时候就变成对应的代码，本身不占用空间
RootDirSectors equ 14 ; 根目录占用14个扇区 根据BPB_RootEntCnt计算出来的
SectorNoOfRootDirectory equ 19 ; 根目录的第一个扇区号，每个根目录项占32个字节
SectorNoOfFAT1 equ 1 ; FAT1 的第一个扇区号 = BPB_RsvdSecCnt
DeltaSectorNo equ 17 ; DeltaSectorNo = BPB_RsvdSecCnt + (BPB_NumFATs * FATSz) - 2
; 文件的开始Sector号 = DirEntry中的开始Sector号 + 根目录占用Sector数目 + DeltaSectorNo
boot/include/load.inc
BaseOfLoader equ 09000h ; LOADER.BIN 被加载到的位置 ---- 段地址 OffsetOfLoader equ 0100h ; LOADER.BIN 被加载到的位置 ---- 偏移地址 BaseOfLoaderPhyAddr equ BaseOfLoader * 10h ; LOADER.BIN 被加载到的位置 ---- 物理地址 (= BaseOfLoader * 10h) BaseOfKernelFile equ 08000h ; KERNEL.BIN 被加载到的位置 ---- 段地址 OffsetOfKernelFile equ 0h ; KERNEL.BIN 被加载到的位置 ---- 偏移地址 BaseOfKernelFilePhyAddr equ BaseOfKernelFile * 10h KernelEntryPointPhyAddr equ 030400h ; 注意：1、必须与 MAKEFILE 中参数 -Ttext 的值相等!! ; 2、这是个地址而非仅仅是个偏移，如果 -Ttext 的值为 0x400400，则它的值也应该是 0x400400。 PageDirBase equ 200000h ; 页目录开始地址: 2M PageTblBase equ 201000h ; 页表开始地址: 2M + 4K
/boot/include/pm.inc
参考http://blog.csdn.net/jltxgcy/article/details/8656101
/boot/loader.asm
org 0100h
jmp LABEL_START ; Start
; 下面是 FAT12 磁盘的头, 之所以包含它是因为下面用到了磁盘的一些信息
%include "fat12hdr.inc"
%include "load.inc"
%include "pm.inc"
; GDT ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
; 段基址 段界限 , 属性
LABEL_GDT: Descriptor 0, 0, 0 ; 空描述符
LABEL_DESC_FLAT_C: Descriptor 0, 0fffffh, DA_CR | DA_32 | DA_LIMIT_4K ; 0 ~ 4G
LABEL_DESC_FLAT_RW: Descriptor 0, 0fffffh, DA_DRW | DA_32 | DA_LIMIT_4K ; 0 ~ 4G
LABEL_DESC_VIDEO: Descriptor 0B8000h, 0ffffh, DA_DRW | DA_DPL3 ; 显存首地址
; GDT ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
GdtLen equ $ - LABEL_GDT
GdtPtr dw GdtLen - 1 ; 段界限
dd BaseOfLoaderPhyAddr + LABEL_GDT ; 基地址
; GDT 选择子 ----------------------------------------------------------------------------------
SelectorFlatC equ LABEL_DESC_FLAT_C - LABEL_GDT
SelectorFlatRW equ LABEL_DESC_FLAT_RW - LABEL_GDT
SelectorVideo equ LABEL_DESC_VIDEO - LABEL_GDT + SA_RPL3
; GDT 选择子 ----------------------------------------------------------------------------------
BaseOfStack equ 0100h
LABEL_START: ; <--- 从这里开始 *************
mov ax, cs ;cs:09000h
mov ds, ax
mov es, ax
mov ss, ax
mov sp, BaseOfStack
mov dh, 0 ; "Loading "
call DispStrRealMode ; 显示字符串
; 得到内存数
mov ebx, 0 ; ebx = 后续值, 开始时需为 0
mov di, _MemChkBuf ; es:di 指向一个地址范围描述符结构（Address Range Descriptor Structure）
.MemChkLoop:
mov eax, 0E820h ; eax = 0000E820h
mov ecx, 20 ; ecx = 地址范围描述符结构的大小
mov edx, 0534D4150h ; edx = 'SMAP'
int 15h ; int 15h
jc .MemChkFail
add di, 20
inc dword [_dwMCRNumber] ; dwMCRNumber = ARDS 的个数
cmp ebx, 0
jne .MemChkLoop
jmp .MemChkOK
.MemChkFail:
mov dword [_dwMCRNumber], 0
.MemChkOK:
; 下面在 A 盘的根目录寻找 KERNEL.BIN
mov word [wSectorNo], SectorNoOfRootDirectory
xor ah, ah ; ┓
xor dl, dl ; ┣ 软驱复位
int 13h ; ┛
LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN:
cmp word [wRootDirSizeForLoop], 0 ; ┓
jz LABEL_NO_KERNELBIN ; ┣ 判断根目录区是不是已经读完, 如果读完表示没有找到 KERNEL.BIN
dec word [wRootDirSizeForLoop] ; ┛
mov ax, BaseOfKernelFile
mov es, ax ; es <- BaseOfKernelFile
mov bx, OffsetOfKernelFile ; bx <- OffsetOfKernelFile 于是, es:bx = BaseOfKernelFile:OffsetOfKernelFile = BaseOfKernelFile * 10h + OffsetOfKernelFile
mov ax, [wSectorNo] ; ax <- Root Directory 中的某 Sector 号
mov cl, 1
call ReadSector
mov si, KernelFileName ; ds:si -> "KERNEL BIN"
mov di, OffsetOfKernelFile ; es:di -> BaseOfKernelFile:???? = BaseOfKernelFile*10h+????
cld
mov dx, 10h
LABEL_SEARCH_FOR_KERNELBIN:
cmp dx, 0 ; ┓
jz LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR ; ┣ 循环次数控制, 如果已经读完了一个 Sector, 就跳到下一个 Sector
dec dx ; ┛
mov cx, 11
LABEL_CMP_FILENAME:
cmp cx, 0 ; ┓
jz LABEL_FILENAME_FOUND ; ┣ 循环次数控制, 如果比较了 11 个字符都相等, 表示找到
dec cx ; ┛
lodsb ; ds:si -> al
cmp al, byte [es:di] ; if al == es:di
jz LABEL_GO_ON
jmp LABEL_DIFFERENT
LABEL_GO_ON:
inc di
jmp LABEL_CMP_FILENAME ; 继续循环
LABEL_DIFFERENT:
and di, 0FFE0h ; else┓ 这时di的值不知道是什么, di &= e0 为了让它是 20h 的倍数
add di, 20h ; ┃
mov si, KernelFileName ; ┣ di += 20h 下一个目录条目
jmp LABEL_SEARCH_FOR_KERNELBIN; ┛
LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR:
add word [wSectorNo], 1
jmp LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN
LABEL_NO_KERNELBIN:
mov dh, 2 ; "No KERNEL."
call DispStrRealMode ; 显示字符串
jmp $ ; 没有找到 KERNEL.BIN, 死循环在这里
LABEL_FILENAME_FOUND: ; 找到 KERNEL.BIN 后便来到这里继续
mov ax, RootDirSectors
and di, 0FFF0h ; di -> 当前条目的开始
push eax
mov eax, [es : di + 01Ch] ; ┓
mov dword [dwKernelSize], eax ; ┛保存 KERNEL.BIN 文件大小
pop eax
add di, 01Ah ; di -> 首 Sector
mov cx, word [es:di]
push cx ; 保存此 Sector 在 FAT 中的序号
add cx, ax
add cx, DeltaSectorNo ; 这时 cl 里面是 LOADER.BIN 的起始扇区号 (从 0 开始数的序号)
mov ax, BaseOfKernelFile
mov es, ax ; es <- BaseOfKernelFile
mov bx, OffsetOfKernelFile ; bx <- OffsetOfKernelFile 于是, es:bx = BaseOfKernelFile:OffsetOfKernelFile = BaseOfKernelFile * 10h + OffsetOfKernelFile
mov ax, cx ; ax <- Sector 号
LABEL_GOON_LOADING_FILE:
push ax ; ┓
push bx ; ┃
mov ah, 0Eh ; ┃ 每读一个扇区就在 "Loading " 后面打一个点, 形成这样的效果:
mov al, '.' ; ┃
mov bl, 0Fh ; ┃ Loading ......
int 10h ; ┃
pop bx ; ┃
pop ax ; ┛
mov cl, 1;传递参数
call ReadSector
pop ax ; 取出此 Sector 在 FAT 中的序号
call GetFATEntry
cmp ax, 0FFFh
jz LABEL_FILE_LOADED
push ax ; 保存 Sector 在 FAT 中的序号
mov dx, RootDirSectors
add ax, dx
add ax, DeltaSectorNo
add bx, [BPB_BytsPerSec]
jmp LABEL_GOON_LOADING_FILE
LABEL_FILE_LOADED:
call KillMotor ; 关闭软驱马达
mov dh, 1 ; "Ready."
call DispStrRealMode ; 显示字符串
; 下面准备跳入保护模式 -------------------------------------------
; 加载 GDTR
lgdt [GdtPtr]
; 关中断
cli
; 打开地址线A20
in al, 92h
or al, 00000010b
out 92h, al
; 准备切换到保护模式
mov eax, cr0
or eax, 1
mov cr0, eax
; 真正进入保护模式
jmp dword SelectorFlatC:(BaseOfLoaderPhyAddr+LABEL_PM_START)
;============================================================================
;变量
;----------------------------------------------------------------------------
wRootDirSizeForLoop: dw RootDirSectors ; Root Directory 占用的扇区数
wSectorNo: dw 0 ; 要读取的扇区号
bOdd: db 0 ; 奇数还是偶数
dwKernelSize: dd 0 ; KERNEL.BIN 文件大小
;============================================================================
;字符串
;----------------------------------------------------------------------------
KernelFileName db "KERNEL BIN", 0 ; KERNEL.BIN 之文件名
; 为简化代码, 下面每个字符串的长度均为 MessageLength
MessageLength equ 9
LoadMessage: db "Loading "
Message1: db "Ready. "
Message2: db "No KERNEL"
;============================================================================
;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: DispStrRealMode
;----------------------------------------------------------------------------
; 运行环境:
; 实模式（保护模式下显示字符串由函数 DispStr 完成）
; 作用:
; 显示一个字符串, 函数开始时 dh 中应该是字符串序号(0-based)
DispStrRealMode:
mov ax, MessageLength
mul dh
add ax, LoadMessage
mov bp, ax ; ┓
mov ax, ds ; ┣ ES:BP = 串地址
mov es, ax ; ┛
mov cx, MessageLength ; CX = 串长度
mov ax, 01301h ; AH = 13, AL = 01h
mov bx, 0007h ; 页号为0(BH = 0) 黑底白字(BL = 07h)
mov dl, 0
add dh, 3 ; 从第 3 行往下显示
int 10h ; int 10h
ret
;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: ReadSector
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
; 从序号(Directory Entry 中的 Sector 号)为 ax 的的 Sector 开始, 将 cl 个 Sector 读入 es:bx 中
ReadSector:
; -----------------------------------------------------------------------
; 怎样由扇区号求扇区在磁盘中的位置 (扇区号 -> 柱面号, 起始扇区, 磁头号)
; -----------------------------------------------------------------------
; 设扇区号为 x
; ┌ 柱面号 = y >> 1
; x ┌ 商 y ┤
; -------------- => ┤ └ 磁头号 = y & 1
; 每磁道扇区数 │
; └ 余 z => 起始扇区号 = z + 1
push bp
mov bp, sp
sub esp, 2 ; 辟出两个字节的堆栈区域保存要读的扇区数: byte [bp-2]
mov byte [bp-2], cl ;暂时存放参数，如果是push进来的就不存在此问题
push bx ; 保存 bx
mov bl, [BPB_SecPerTrk] ; bl: 除数
div bl ; y 在 al 中, z 在 ah 中
inc ah ; z ++
mov cl, ah ; cl <- 起始扇区号
mov dh, al ; dh <- y
shr al, 1 ; y >> 1 (其实是 y/BPB_NumHeads, 这里BPB_NumHeads=2)
mov ch, al ; ch <- 柱面号
and dh, 1 ; dh & 1 = 磁头号
pop bx ; 恢复 bx
; 至此, "柱面号, 起始扇区, 磁头号" 全部得到 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
mov dl, [BS_DrvNum] ; 驱动器号 (0 表示 A 盘)
.GoOnReading:
mov ah, 2 ; 读
mov al, byte [bp-2] ; 读 al 个扇区
int 13h
jc .GoOnReading ; 如果读取错误 CF 会被置为 1, 这时就不停地读, 直到正确为止
add esp, 2
pop bp
ret
;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: GetFATEntry
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
; 找到序号为 ax 的 Sector 在 FAT 中的条目, 结果放在 ax 中
; 需要注意的是, 中间需要读 FAT 的扇区到 es:bx 处, 所以函数一开始保存了 es 和 bx
GetFATEntry:
push es
push bx
push ax
mov ax, BaseOfKernelFile ; ┓
sub ax, 0100h ; ┣ 在 BaseOfKernelFile 后面留出 4K 空间用于存放 FAT
mov es, ax ; ┛
pop ax
mov byte [bOdd], 0
mov bx, 3
mul bx ; dx:ax = ax * 3
mov bx, 2
div bx ; dx:ax / 2 ==> ax <- 商, dx <- 余数
cmp dx, 0
jz LABEL_EVEN
mov byte [bOdd], 1
LABEL_EVEN:;偶数
xor dx, dx ; 现在 ax 中是 FATEntry 在 FAT 中的偏移量. 下面来计算 FATEntry 在哪个扇区中(FAT占用不止一个扇区)
mov bx, [BPB_BytsPerSec]
div bx ; dx:ax / BPB_BytsPerSec ==> ax <- 商 (FATEntry 所在的扇区相对于 FAT 来说的扇区号)
; dx <- 余数 (FATEntry 在扇区内的偏移)。
push dx
mov bx, 0 ; bx <- 0 于是, es:bx = (BaseOfKernelFile - 100):00 = (BaseOfKernelFile - 100) * 10h
add ax, SectorNoOfFAT1 ; 此句执行之后的 ax 就是 FATEntry 所在的扇区号
mov cl, 2
call ReadSector ; 读取 FATEntry 所在的扇区, 一次读两个, 避免在边界发生错误, 因为一个 FATEntry 可能跨越两个扇区
pop dx
add bx, dx
mov ax, [es:bx]
cmp byte [bOdd], 1
jnz LABEL_EVEN_2
shr ax, 4
LABEL_EVEN_2:
and ax, 0FFFh
LABEL_GET_FAT_ENRY_OK:
pop bx
pop es
ret
;----------------------------------------------------------------------------
;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: KillMotor
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
; 关闭软驱马达
KillMotor:
push dx
mov dx, 03F2h
mov al, 0
out dx, al
pop dx
ret
;----------------------------------------------------------------------------
; 从此以后的代码在保护模式下执行 ----------------------------------------------------
; 32 位代码段. 由实模式跳入 ---------------------------------------------------------
[SECTION .s32]
ALIGN 32
[BITS 32]
LABEL_PM_START:
mov ax, SelectorVideo
mov gs, ax
mov ax, SelectorFlatRW
mov ds, ax
mov es, ax
mov fs, ax
mov ss, ax
mov esp, TopOfStack
push szMemChkTitle
call DispStr
add esp, 4
call DispMemInfo
call SetupPaging
;mov ah, 0Fh ; 0000: 黑底 1111: 白字
;mov al, 'P'
;mov [gs:((80 * 0 + 39) * 2)], ax ; 屏幕第 0 行, 第 39 列。
call InitKernel
;jmp $
;***************************************************************
jmp SelectorFlatC:KernelEntryPointPhyAddr ; 正式进入内核 *
;***************************************************************
; 内存看上去是这样的：
; ┃ ┃
; ┃ . ┃
; ┃ . ┃
; ┃ . ┃
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃
; ┃■■■■■■Page Tables■■■■■■┃
; ┃■■■■■(大小由LOADER决定)■■■■┃
; 00101000h ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ PageTblBase
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃
; 00100000h ┃■■■■Page Directory Table■■■■┃ PageDirBase <- 1M
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃
; F0000h ┃□□□□□□□System ROM□□□□□□┃
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃
; E0000h ┃□□□□Expansion of system ROM □□┃
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃
; C0000h ┃□□□Reserved for ROM expansion□□┃
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃ B8000h ← gs
; A0000h ┃□□□Display adapter reserved□□□┃
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃
; 9FC00h ┃□□extended BIOS data area (EBDA)□┃
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃
; 90000h ┃■■■■■■■LOADER.BIN■■■■■■┃ somewhere in LOADER ← esp
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃
; 80000h ┃■■■■■■■KERNEL.BIN■■■■■■┃
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃
; 30000h ┃■■■■■■■■KERNEL■■■■■■■┃ 30400h ← KERNEL 入口 (KernelEntryPointPhyAddr)
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃ ┃
; 7E00h ┃ F R E E ┃
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃
; 7C00h ┃■■■■■■BOOT SECTOR■■■■■■┃
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃ ┃
; 500h ┃ F R E E ┃
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃
; 400h ┃□□□□ROM BIOS parameter area □□┃
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇┃
; 0h ┃◇◇◇◇◇◇Int Vectors◇◇◇◇◇◇┃
; ┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛ ← cs, ds, es, fs, ss
;
;
; ┏━━━┓ ┏━━━┓
; ┃■■■┃ 我们使用 ┃□□□┃ 不能使用的内存
; ┗━━━┛ ┗━━━┛
; ┏━━━┓ ┏━━━┓
; ┃ ┃ 未使用空间 ┃◇◇◇┃ 可以覆盖的内存
; ┗━━━┛ ┗━━━┛
;
; 注：KERNEL 的位置实际上是很灵活的，可以通过同时改变 LOAD.INC 中的 KernelEntryPointPhyAddr 和 MAKEFILE 中参数 -Ttext 的值来改变。
; 比如，如果把 KernelEntryPointPhyAddr 和 -Ttext 的值都改为 0x400400，则 KERNEL 就会被加载到内存 0x400000(4M) 处，入口在 0x400400。
;
; ------------------------------------------------------------------------
; 显示 AL 中的数字
; ------------------------------------------------------------------------
DispAL:;主要就是一个2进制到16进制转换的过程
push ecx
push edx
push edi
mov edi, [dwDispPos]
mov ah, 0Fh ; 0000b: 黑底 1111b: 白字
mov dl, al ;al 赋给dl，先把al的值保存起来
shr al, 4 ;al右移4位，原来al中的高四位成为低四位
mov ecx, 2
.begin:
and al, 01111b ;处理al的高4位
cmp al, 9 ;前者大于后者跳转 ，即al大于9跳转，al小于9不跳转。
ja .1
add al, '0' ;al小于9还时用数字表示
jmp .2 ;显示出来
.1:
sub al, 0Ah ;al大于9就要转换为16进制，用字母的方式表示
add al, 'A'
.2:
mov [gs:edi], ax ;al中要显示的数值已经转化为16进制了，就显示出来
add edi, 2
mov al, dl ;这时al中低四位就是存放的原来al中的低四位
loop .begin ;跳转到begin继续执行，这时就是跳转上去处理原来al中的低四位
;add edi, 2
mov [dwDispPos], edi ;每次都要修改，以便下一个演示，可以接着显示
pop edi
pop edx
pop ecx
ret
; DispAL 结束-------------------------------------------------------------
; ------------------------------------------------------------------------
; 显示一个整形数
; ------------------------------------------------------------------------
DispInt:
mov eax, [esp + 4] ;ss:(esp+4)注意这里esp+4是因为调入之前的call指令，因为call指令会自动把一些参数入栈，esp要减4，esp+4正好指向了第一次push进去的
shr eax, 24
call DispAL
mov eax, [esp + 4]
shr eax, 16
call DispAL
mov eax, [esp + 4]
shr eax, 8
call DispAL
mov eax, [esp + 4]
call DispAL
mov ah, 07h ; 0000b: 黑底 0111b: 灰字
mov al, 'h'
push edi
mov edi, [dwDispPos]
mov [gs:edi], ax ;显示h
add edi, 4;本来ax应该是edi+2,但是为了再空一格,所以又加了2 ，一共加4，从而得到新的位置
mov [dwDispPos], edi ;每次都要修改，以便下一个演示，可以接着显示
pop edi
ret
; DispInt 结束------------------------------------------------------------
; ------------------------------------------------------------------------
; 显示一个字符串
; ------------------------------------------------------------------------
DispStr:
push ebp ;因为还压入了eip
mov ebp, esp
push ebx
push esi
push edi
mov esi, [ebp + 8] ; ss:ebp+8 pszInfo
mov edi, [dwDispPos]
mov ah, 0Fh
.1:
lodsb
test al, al
jz .2 ;结束了么？
cmp al, 0Ah ; 是回车吗?
jnz .3
push eax
mov eax, edi
mov bl, 160
div bl
and eax, 0FFh
inc eax
mov bl, 160
mul bl
mov edi, eax
pop eax ;如果是回车，那么光标另起一行
jmp .1 ;跳到1
.3:
mov [gs:edi], ax
add edi, 2
jmp .1
.2:
mov [dwDispPos], edi; 每次都要修改，以便下一个演示，可以接着显示
pop edi
pop esi
pop ebx
pop ebp
ret
; DispStr 结束------------------------------------------------------------
; ------------------------------------------------------------------------
; 换行
; ------------------------------------------------------------------------
DispReturn:
push szReturn
call DispStr ;printf("\n");
add esp, 4
ret
; DispReturn 结束---------------------------------------------------------
; ------------------------------------------------------------------------
; 内存拷贝，仿 memcpy
; ------------------------------------------------------------------------
; void* MemCpy(void* es:pDest, void* ds:pSrc, int iSize);
; ------------------------------------------------------------------------
MemCpy:
push ebp
mov ebp, esp
push esi
push edi
push ecx
mov edi, [ebp + 8] ; Destination
mov esi, [ebp + 12] ; Source
mov ecx, [ebp + 16] ; Counter
.1:
cmp ecx, 0 ; 判断计数器
jz .2 ; 计数器为零时跳出
mov al, [ds:esi] ; ┓
inc esi ; ┃
; ┣ 逐字节移动
mov byte [es:edi], al ; ┃
inc edi ; ┛
dec ecx ; 计数器减一
jmp .1 ; 循环
.2:
mov eax, [ebp + 8] ; 返回值
pop ecx
pop edi
pop esi
mov esp, ebp
pop ebp
ret ; 函数结束，返回
; MemCpy 结束-------------------------------------------------------------
; 显示内存信息 --------------------------------------------------------------
DispMemInfo:
push esi
push edi
push ecx
mov esi, MemChkBuf
mov ecx, [dwMCRNumber] ;for(int i=0;i<[MCRNumber];i++) // 每次得到一个ARDS(Address Range Descriptor Structure)结构
.loop: ;{
mov edx, 5 ; for(int j=0;j<5;j++) // 每次得到一个ARDS中的成员，共5个成员
mov edi, ARDStruct ; { // 依次显示：BaseAddrLow，BaseAddrHigh，LengthLow，LengthHigh，Type
.1: ;
push dword [esi] ; BaseAddrLow，BaseAddrHigh，LengthLow，LengthHigh，Type 每个对应4个字节，每次压入4个字节
call DispInt ; DispInt(MemChkBuf[j*4]); // 显示一个成员
pop eax ;
stosd ; ARDStruct[j*4] = MemChkBuf[j*4];
add esi, 4 ;
dec edx ;
cmp edx, 0 ;
jnz .1 ; }
call DispReturn ; printf("\n");
cmp dword [dwType], 1 ; if(Type == AddressRangeMemory) // AddressRangeMemory : 1, AddressRangeReserved : 2
jne .2 ; {
mov eax, [dwBaseAddrLow] ;
add eax, [dwLengthLow] ;
cmp eax, [dwMemSize] ; if(BaseAddrLow + LengthLow > MemSize)
jb .2 ;
mov [dwMemSize], eax ; MemSize = BaseAddrLow + LengthLow;
.2: ; }
loop .loop ;}
;
call DispReturn ;printf("\n");
push szRAMSize ;
call DispStr ;printf("RAM size:");
add esp, 4 ;
;
push dword [dwMemSize] ;
call DispInt ;DispInt(MemSize);
add esp, 4 ;
pop ecx
pop edi
pop esi
ret
; ---------------------------------------------------------------------------
; 启动分页机制 --------------------------------------------------------------
SetupPaging:
; 根据内存大小计算应初始化多少PDE以及多少页表
xor edx, edx
mov eax, [dwMemSize]
mov ebx, 400000h ; 400000h = 4M = 4096 * 1024, 一个页表对应的内存大小
div ebx
mov ecx, eax ; 此时 ecx 为页表的个数，也即 PDE 应该的个数
test edx, edx
jz .no_remainder
inc ecx ; 如果余数不为 0 就需增加一个页表
.no_remainder:
push ecx ; 暂存页表个数
; 为简化处理, 所有线性地址对应相等的物理地址. 并且不考虑内存空洞.
; 首先初始化页目录
mov ax, SelectorFlatRW
mov es, ax
mov edi, PageDirBase ; 此段首地址为 PageDirBase
xor eax, eax
mov eax, PageTblBase | PG_P | PG_USU | PG_RWW
.1:
stosd
add eax, 4096 ; 为了简化, 所有页表在内存中是连续的.
loop .1
; 再初始化所有页表
pop eax ; 页表个数
mov ebx, 1024 ; 每个页表 1024 个 PTE
mul ebx
mov ecx, eax ; PTE个数 = 页表个数 * 1024
mov edi, PageTblBase ; 此段首地址为 PageTblBase
xor eax, eax
mov eax, PG_P | PG_USU | PG_RWW
.2:
stosd
add eax, 4096 ; 每一页指向 4K 的空间
loop .2
mov eax, PageDirBase
mov cr3, eax
mov eax, cr0
or eax, 80000000h
mov cr0, eax
jmp short .3
.3:
nop
ret
; 分页机制启动完毕 ----------------------------------------------------------
; InitKernel ---------------------------------------------------------------------------------
; 将 KERNEL.BIN 的内容经过整理对齐后放到新的位置
; --------------------------------------------------------------------------------------------
InitKernel: ; 遍历每一个 Program Header，根据 Program Header 中的信息来确定把什么放进内存，放到什么位置，以及放多少。
xor esi, esi
mov cx, word [BaseOfKernelFilePhyAddr + 2Ch]; 一共有几个Program Header放入cx
movzx ecx, cx ;
mov esi, [BaseOfKernelFilePhyAddr + 1Ch] ; Program Header相对ELF文件的偏移地址
add esi, BaseOfKernelFilePhyAddr ; 0x00080000+0x34，Program Header在内存中的偏移
.Begin:
mov eax, [esi + 0] ;如果为0，那么直接换另一个Program Header
cmp eax, 0 ; PT_NULL
jz .NoAction
push dword [esi + 010h] ; 把文件大小压入栈，作为第三个参数
mov eax, [esi + 04h] ; eax=0x00
add eax, BaseOfKernelFilePhyAddr ; add eax,00080000h
push eax ; 源地址为00080000h压入栈，作为第二个参数
push dword [esi + 08h] ;把段的第一个字节在内存中的地址30000h压入栈，作为第一个参数
call MemCpy ;
add esp, 12 ;
.NoAction:
add esi, 020h ; esi指向下一个Program Header Entry程序头目录
dec ecx
jnz .Begin
ret
; InitKernel ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
; SECTION .data1 之开始 ---------------------------------------------------------------------------------------------
[SECTION .data1]
ALIGN 32
LABEL_DATA:
; 实模式下使用这些符号
; 字符串
_szMemChkTitle: db "BaseAddrL BaseAddrH LengthLow LengthHigh Type", 0Ah, 0
_szRAMSize: db "RAM size:", 0
_szReturn: db 0Ah, 0 ;0的意义是结束
;; 变量
_dwMCRNumber: dd 0 ; Memory Check Result
_dwDispPos: dd (80 * 6 + 0) * 2 ; 屏幕第 6 行, 第 0 列。
_dwMemSize: dd 0
_ARDStruct: ; Address Range Descriptor Structure
_dwBaseAddrLow: dd 0
_dwBaseAddrHigh: dd 0
_dwLengthLow: dd 0
_dwLengthHigh: dd 0
_dwType: dd 0
_MemChkBuf: times 256 db 0
;
;; 保护模式下使用这些符号
szMemChkTitle equ BaseOfLoaderPhyAddr + _szMemChkTitle
szRAMSize equ BaseOfLoaderPhyAddr + _szRAMSize
szReturn equ BaseOfLoaderPhyAddr + _szReturn
dwDispPos equ BaseOfLoaderPhyAddr + _dwDispPos
dwMemSize equ BaseOfLoaderPhyAddr + _dwMemSize
dwMCRNumber equ BaseOfLoaderPhyAddr + _dwMCRNumber
ARDStruct equ BaseOfLoaderPhyAddr + _ARDStruct
dwBaseAddrLow equ BaseOfLoaderPhyAddr + _dwBaseAddrLow
dwBaseAddrHigh equ BaseOfLoaderPhyAddr + _dwBaseAddrHigh
dwLengthLow equ BaseOfLoaderPhyAddr + _dwLengthLow
dwLengthHigh equ BaseOfLoaderPhyAddr + _dwLengthHigh
dwType equ BaseOfLoaderPhyAddr + _dwType
MemChkBuf equ BaseOfLoaderPhyAddr + _MemChkBuf
; 堆栈就在数据段的末尾
StackSpace: times 1000h db 0
TopOfStack equ BaseOfLoaderPhyAddr + $ ; 栈顶
; SECTION .data1 之结束
/include/const.h
#ifndef _ORANGES_CONST_H_ #define _ORANGES_CONST_H_ /* EXTERN is defined as extern except in global.c */ #define EXTERN extern /* 函数类型 */ #define PUBLIC /* PUBLIC is the opposite of PRIVATE */ #define PRIVATE static /* PRIVATE x limits the scope of x */ /* GDT 和 IDT 中描述符的个数 */ #define GDT_SIZE 128 #define IDT_SIZE 256 /* 权限 */ #define PRIVILEGE_KRNL 0 #define PRIVILEGE_TASK 1 #define PRIVILEGE_USER 3 /* 8259A interrupt controller ports. */ #define INT_M_CTL 0x20 控制8259A的端口 #define INT_M_CTLMASK 0x21 #define INT_S_CTL 0xA0 #define INT_S_CTLMASK 0xA1 #endif /* _ORANGES_CONST_H_ */
/include/global.h
#ifdef GLOBAL_VARIABLES_HERE #undef EXTERN #define EXTERN #endif EXTERN int disp_pos; //此处没有extern，是引用global.h中的。这个变量记录了显存gs:edi中的edi，为了连续显示打下基础 EXTERN u8 gdt_ptr[6]; /* 0~15:Limit 16~47:Base */ EXTERN DESCRIPTOR gdt[GDT_SIZE]; EXTERN u8 idt_ptr[6]; /* 0~15:Limit 16~47:Base */ EXTERN GATE idt[IDT_SIZE];
/include/protect.h
#ifndef _ORANGES_PROTECT_H_
#define _ORANGES_PROTECT_H_
/* 存储段描述符/系统段描述符 */
typedef struct s_descriptor /* 共 8 个字节 */
{
u16 limit_low; /* Limit */
u16 base_low; /* Base */
u8 base_mid; /* Base */
u8 attr1; /* P(1) DPL(2) DT(1) TYPE(4) */
u8 limit_high_attr2; /* G(1) D(1) 0(1) AVL(1) LimitHigh(4) */
u8 base_high; /* Base */
}DESCRIPTOR;
/* 门描述符 */
typedef struct s_gate //按字节排放顺序写的
{
u16 offset_low; /* Offset Low */
u16 selector; /* Selector */
u8 dcount; /* 该字段只在调用门描述符中有效。如果在利用
调用门调用子程序时引起特权级的转换和堆栈
的改变，需要将外层堆栈中的参数复制到内层
堆栈。该双字计数字段就是用于说明这种情况
发生时，要复制的双字参数的数量。*/
u8 attr; /* P(1) DPL(2) DT(1) TYPE(4) */
u16 offset_high; /* Offset High */
}GATE;
/* GDT */
/* 描述符索引 */
#define INDEX_DUMMY 0 // ┓
#define INDEX_FLAT_C 1 // ┣ LOADER 里面已经确定了的.
#define INDEX_FLAT_RW 2 // ┃
#define INDEX_VIDEO 3 // ┛
/* 选择子 */
#define SELECTOR_DUMMY 0 // ┓
#define SELECTOR_FLAT_C 0x08 // ┣ LOADER 里面已经确定了的.
#define SELECTOR_FLAT_RW 0x10 // ┃
#define SELECTOR_VIDEO (0x18+3) // ┛<-- RPL=3
#define SELECTOR_KERNEL_CS SELECTOR_FLAT_C
#define SELECTOR_KERNEL_DS SELECTOR_FLAT_RW
/* 描述符类型值说明 */
#define DA_32 0x4000 /* 32 位段 */
#define DA_LIMIT_4K 0x8000 /* 段界限粒度为 4K 字节 */
#define DA_DPL0 0x00 /* DPL = 0 */
#define DA_DPL1 0x20 /* DPL = 1 */
#define DA_DPL2 0x40 /* DPL = 2 */
#define DA_DPL3 0x60 /* DPL = 3 */
/* 存储段描述符类型值说明 */
#define DA_DR 0x90 /* 存在的只读数据段类型值 */
#define DA_DRW 0x92 /* 存在的可读写数据段属性值 */
#define DA_DRWA 0x93 /* 存在的已访问可读写数据段类型值 */
#define DA_C 0x98 /* 存在的只执行代码段属性值 */
#define DA_CR 0x9A /* 存在的可执行可读代码段属性值 */
#define DA_CCO 0x9C /* 存在的只执行一致代码段属性值 */
#define DA_CCOR 0x9E /* 存在的可执行可读一致代码段属性值 */
/* 系统段描述符类型值说明 */
#define DA_LDT 0x82 /* 局部描述符表段类型值 */
#define DA_TaskGate 0x85 /* 任务门类型值 */
#define DA_386TSS 0x89 /* 可用 386 任务状态段类型值 */
#define DA_386CGate 0x8C /* 386 调用门类型值 */
#define DA_386IGate 0x8E /* 386 中断门类型值 */
#define DA_386TGate 0x8F /* 386 陷阱门类型值 */
/* 中断向量 */
#define INT_VECTOR_DIVIDE 0x0
#define INT_VECTOR_DEBUG 0x1
#define INT_VECTOR_NMI 0x2
#define INT_VECTOR_BREAKPOINT 0x3
#define INT_VECTOR_OVERFLOW 0x4
#define INT_VECTOR_BOUNDS 0x5
#define INT_VECTOR_INVAL_OP 0x6
#define INT_VECTOR_COPROC_NOT 0x7
#define INT_VECTOR_DOUBLE_FAULT 0x8
#define INT_VECTOR_COPROC_SEG 0x9
#define INT_VECTOR_INVAL_TSS 0xA
#define INT_VECTOR_SEG_NOT 0xB
#define INT_VECTOR_STACK_FAULT 0xC
#define INT_VECTOR_PROTECTION 0xD
#define INT_VECTOR_PAGE_FAULT 0xE
#define INT_VECTOR_COPROC_ERR 0x10
/* 中断向量 */
#define INT_VECTOR_IRQ0 0x20
#define INT_VECTOR_IRQ8 0x28
#endif /* _ORANGES_PROTECT_H_ */
/include/proto.h
PUBLIC void out_byte(u16 port, u8 value); //把用于C语言引用的.c和汇编中的global的，还有常量，变量（用extern）都放在.h文件夹中 PUBLIC u8 in_byte(u16 port); PUBLIC void disp_str(char * info); PUBLIC void disp_color_str(char * info, int color); PUBLIC void init_prot(); PUBLIC void init_8259A();
/include/string.h
PUBLIC void* memcpy(void* p_dst, void* p_src, int size); ////把用于C语言引用的.c和汇编中的global的，还有常量，变量（用extern）都放在.h文件夹中
/include/type.h
#ifndef _ORANGES_TYPE_H_ #define _ORANGES_TYPE_H_ typedef unsigned int u32;32位的数据 typedef unsigned short u16;16位的数据 typedef unsigned char u8;一个字节的数据 typedef void (*int_handler) ();//定义了一个函数指针，具体细节不追究 #endif /* _ORANGES_TYPE_H_ */
/kernel/global.c
#define GLOBAL_VARIABLES_HERE #include "type.h" #include "const.h" #include "protect.h" #include "proto.h" #include "global.h" //此处定义了gdt ldt那些变量
/kernel/i8259.c
#include "type.h"
#include "const.h"
#include "protect.h"
#include "proto.h"
/*======================================================================*
init_8259A
*======================================================================*/
PUBLIC void init_8259A() //初始化8259A，并打开键盘中断
{
/* Master 8259, ICW1. */
out_byte(INT_M_CTL, 0x11);
/* Slave 8259, ICW1. */
out_byte(INT_S_CTL, 0x11);
/* Master 8259, ICW2. 设置 '主8259' 的中断入口地址为 0x20. */
out_byte(INT_M_CTLMASK, INT_VECTOR_IRQ0);
/* Slave 8259, ICW2. 设置 '从8259' 的中断入口地址为 0x28 */
out_byte(INT_S_CTLMASK, INT_VECTOR_IRQ8);
/* Master 8259, ICW3. IR2 对应 '从8259'. */
out_byte(INT_M_CTLMASK, 0x4);
/* Slave 8259, ICW3. 对应 '主8259' 的 IR2. */
out_byte(INT_S_CTLMASK, 0x2);
/* Master 8259, ICW4. */
out_byte(INT_M_CTLMASK, 0x1);
/* Slave 8259, ICW4. */
out_byte(INT_S_CTLMASK, 0x1);
/* Master 8259, OCW1. */
out_byte(INT_M_CTLMASK, 0xFD);//打开键盘中断
/* Slave 8259, OCW1. */
out_byte(INT_S_CTLMASK, 0xFF);
}
/*======================================================================*
spurious_irq
*======================================================================*/
PUBLIC void spurious_irq(int irq)//键盘中断处理函数
{
disp_str("spurious_irq: ");
disp_int(irq);
disp_str("\n");
}
/kernel/kernel.asm
; ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
; kernel.asm
; ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
; Forrest Yu, 2005
; ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++SELECTOR_KERNEL_CS equ 8
; 导入函数
extern cstart
extern exception_handler;硬件中断处理函数
extern spurious_irq;异常处理函数;