《Orange's 一个操作系统的实现》读书手记 1 --- [马上动手写一个最小的“操作系统”]

 

 

                                                  

     说在前面

      做了一个" 艰难的" 决定。本书是在2009 年11 月22 日买的，到现在已经一年多了，大多数时间它都是在睡大觉。毕竟是"x86 汇编" 和" 操作系统" 的，听上去感觉相当的古老和神秘！以前上80x86 汇编语言课时，我就体验过它的云里雾里了，要学好它，一定要有打持久战和攻坚战的心理准备。

     现在我来到华清远见嵌入式长期班培训，难得有这份闲情逸致来研究一下操作系统。（课程很多，忙里偷闲）

     本章的操作系统麻雀虽小五脏甚至连胚胎都还不是，但我相信，在作者的“ 步步为营是我们的战术，成就感是我们的宗旨” 的引领下，麻雀终有长成大雕的一天。

就让我们摘掉酒瓶底，换上哈勃望远镜，一起窥视OS 的那些事吧！( 最近把眼镜给戒了^^)

 

      马上动手写一个最小的“ 操作系统”

      

      虽说万事开头难，但有时也未必。比如说，写一个有实用价值的操作系统是一项艰巨的工作，但一个最小的操作系统或许很容易就实现了。现在我们就来实现一个小得无法再小的“ 操作系统” ......

     1.1 准备工作

     对于写程序，准备工作无非就是硬件和软件两方面：

     1. 硬件

             一台计算机(linux 操作系统或windows 操作系统)  ( 我的环境是window xp + vmware6 + ubuntu8.10 )

             一张空白软盘 ( 现在这东东可不好找! )

     2. 软件

             汇编编译器NASM  ( 为什么要选它？ )

             软盘绝对扇区读写工具, linux 下可用dd 命令

 

     1.2 十分钟完成的操作系统

            org    07c00h                                    ; 告诉编译器程序加载到7c00 处

            mov   ax, cs

            mov   ds, ax

            mov   es, ax

            call     DispStr                                   ; 调用显示字符串例程

            jmp    $                                             ; 无限循环

DispStr:

            mov   ax, BootMessage

            mov   bp, ax                                     ;ES:BP = 串地址

            mov   cx, 16                                     ;CX = 串长度

            mov   ax, 01301h                             ;AH = 13, AL = 01h

            mov   bx, 000ch                                ; 页号为 0(BH = 0) 黑底红字 (BL = 0ch , 高亮 )

            mov   dl, 0

            int      10h                                         ;10h 号中断

            ret

BootMessage:            db             "Hello, OS world!"

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

 

     保存为boot.asm 。

     编译一下：nasm boot.asm -o boot.bin

      别急，NASM 都还没装呢！

1.3 引导扇区

如果选择从软盘启动，计算机会检查软盘的0 面0 磁道1 扇区 ，若发现它以0xAA55 结束 ，则BIOS 认为它是一个引导扇区 。一旦BIOS 发现了引导扇区，就会将512 字节的内容装载到内存0000:7c00 处, 然后跳转到0000:7c00 处将控制权交给这段引导代码。

    1.4 代码解释

     1. 方括号[]

    在NASM 中任何 不被方括号[] 括起来的标签或变量名都被认为是地址 。

    2.$ 和 $$

    $ 表示当前行被汇编后的地址；$$ 表示一个节（section ）的开始处被汇编后的地址, 在本程序中$$ 实际就是0x7c00 。times 510-($-$$) db 0 表示将这个字节重复510- （$-$$ ）遍，把剩下的空间不停地填0 ，直到510 字节为止，加结束标志0xaa55 占用的2 字节，恰好是512 字节。

    3.网友Hector解释得非常详细，直接引用过来：

table.MsoNormalTable { font-size: 10pt; font-family: "Times New Roman"; }

这个代码段是存于磁盘引导扇区的系统引导（自举）程序。若存于硬盘第一个扇区，则这段代码称为：硬盘主引导记录；若存于硬盘某个分区的第一个扇区，则称为：分区引导记录；若存于软盘的第一个扇区，则称为：软盘引导记录。称为磁盘引导记录的重要标志是：

dw 0xaa55

磁盘的一个扇区是512 字节，标志0xaa55 存于这个扇区的最后一个字（两字节，偏移地址为：1FEH ），其余空间用于存储指令代码和一些参数、 提示信息等。磁盘引导记录由ROM BIOS 的INT 19H( 引导加载程序，相当于热启动系统，对应的快捷键为：Ctrl+Alt+Del) ，固定装入内存的0000:7C00H ，然后将控制权交给磁盘引导 程序，相当于开始执行下面的程序段。下面详细解答一下这个程序段的功能：

org 07c00h ; 调整偏移量伪指令ORG ，指定下面的指令从7c00h 处开始，因为BIOS 一旦发现引导扇区，就会将这512 字节装载到内存0000 ：7c00 处
mov ax, cs ; 数据传送指令，将代码段寄存器cs 的内容赋给通用寄存器ax
mov ds, ax ;ax→ds ，使数据段与代码段在同一个段
mov es, ax ;ax→es ，使附加段与代码段在同一个段
call DispStr ; 调用子程序DispStr ，显示字符串信息：Hello, OS world!
jmp $ ;$ 表示当前地址，实现死循环
DispStr: ; 子程序：显示字符串
mov ax, BootMessage ;BootMessage 的首地址给ax
mov bp, ax ;BootMessage 首地址给堆栈指针BP
mov cx, 16 ; 要显示的字符数
mov ax, 01301h ;AH=13h ，int 10h ，即视频中断13h 号功能：写字符串；AL=01H ，表示写完字符串后，更新光标位置
mov bx, 000ch ;BH=0 ，页号（视频缓冲区是分页的），初学者暂时不必理会；BL=0CH ，字符显示属性，以黑底亮红显示字符
mov dl, 0 ;DH 、DL= 写串的光标位置，DH= 行号，DL= 列号
int 10h ; 调用视频中断
ret ; 子程序返回指令，返回调用者
BootMessage: db “Hello, OS world!” ; 要显示的字符串信息
times 510-($-$$) db 0 ;$ 是当前地址，$$ 是首地址，总体意思就是从此处一直到510 都用0 填充
dw 0xaa55 ; 磁盘引导记录重要标志 ，最后2 个字节代表这是引导扇区。

 

    1.5 水面下的冰山

      每一个问题都是一把锁，你要相信，世界上一定存在在把钥匙 可以打开这把锁。你也一定能找到这把钥匙。