自己动手写操作系统(二)

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                       自己动手写操作系统(二)<br>作者：伊梅    本文选自：开放系统世界——赛迪网  2002年11月01日  <br> <br>上一期，我讲述了如何在软盘的启动扇区写一些代码，然后再从软盘启动的过程。制作好一个启动扇区，在切换到保护模式之前，我们还应该知道如何使用BIOS中断。BIOS中断是一些由BIOS提供的、为了使操作系统的创建更容易的低级程序。在本文中，我们将学习处理BIOS的中断。 <br><br><br>为什么要用BIOS<br><br><br>BIOS会把启动扇区拷贝至RAM中，并且执行这些代码。除此之外，BIOS还要做很多其它的事情。当一个操作系统刚开始启动时，系统中并没有显卡驱动、软盘驱动等任何驱动程序。因此，启动扇区中不可能包含任何一个驱动程序，我们要采取其它的途径。这个时候，BIOS就可以帮助我们了。BIOS中包含有各种可以使用的程序，包括检测安装的设备、控制打印机、计算内存大小等用于各种目的的程序。这些程序就是所说的BIOS中断。 <br><br><br>如何调用BIOS中断<br><br><br>在一般的程序设计语言中，函数的调用是一件非常容易的事情。比如在C语言中，如果有一个名为display的程序，它带有两个参数，其中参数noofchar表示显示的字符数，参数attr表示显示字符的属性。那么要调用它，只需给出程序的名称即可。对于中断的调用，我们使用的是汇编语言中的int指令。 <br><br>比如，在C语言中要显示一些东西时，使用的指令如下所示： <br><br>display(nofchar，attr)； <br><br><br>而使用BIOS时，要实现相同功能使用的指令如下： <br><br>int 0x10 <br><br><br><br>如何传递参数<br><br><br>在调用BIOS中断之前，我们需要先往寄存器中送一些特定的值。假设要使用BIOS的中断13h，该中断的功能是把数据从软盘传送至内存之中。在调用该中断之前，要先指定拷贝数据的段地址，指定驱动器号、磁道号、扇区号，以及要传送的扇区数等等。然后，就要往相应的寄存器送入相应的值。在进行下面的步骤前，读者有必要对这一点有比较明确地认识。 <br><br>此外，一个比较重要的事实是同一个中断往往可以实现各种不同的功能。中断所实现的确切功能取决于所选择的功能号，功能号一般都存在ah寄存器之中。比如中断13h可以用于读磁盘、写磁盘等功能，如果把3送入ah寄存器中，那么中断选择的功能就是写磁盘；如果把2送入ah寄存器中，选择的功能则是读磁盘等。 <br><br><br>我们要做的事情<br><br><br>这次我们的源代码由两个汇编语言程序和一个C程序组成。第一个汇编文件是引导扇区的代码。在引导扇区中，我们写的代码是要把软盘中第二扇区拷贝至内存段的0x500处(地址是0x5000，即偏移地址为0)。这时我们需要使用BIOS的中断13h。这时启动扇区的代码就会把控制权转移至0x500处。在第二个汇编文件中，代码会使用BIOS中断10h在屏幕上显示一个信息。C程序实现的功能则是把可执行的文件1拷贝至启动扇区，把可执行的文件2拷贝至软盘的第二扇区。 <br><br><br>启动扇区代码<br><br><br>使用中断13h，启动扇区把软盘第二扇区里的内容加载至内存的0x5000处(段地址为0x500)。下面的代码是用于实现这一目的的代码，将其保存至文件sbect.s中。 <br><br>LOC1=0x500<br>entry start<br>start:<br>  mov ax,#LOC1<br>  mov es,ax<br>  mov bx,#0 <br>  mov dl,#0 <br>  mov dh,#0 <br>  mov ch,#0 <br>  mov cl,#2 <br>  mov al,#1 <br>  mov ah,#2 <br>  int 0x13<br>  jmpi 0,#LOC1 <br><br><br>上面代码第一行类似于一个宏。接下去的两行则是把值0x500加载至es寄存器中，这是软盘上第二扇区代码将拷贝到的地方(第一扇区是启动扇区)。这时，把段内的偏移设为0。 <br><br>接下来把驱动器号送入dl寄存器中，其中磁头号送入dl寄存器中，磁道号送入ch寄存器中，扇区号送入cl寄存器中，扇区数送入al寄存器之中。我们想要实现的功能是把扇区2、磁道号为0、驱动器号为0的内容送至段地址0x500处。所有这些参数都和1.44MB的软盘相对应。 <br><br>把2送入ah寄存器中，是选择了由中断13h提供的相应功能，即实现从软驱转移数据的功能。 <br><br>最后调用中断13h，并且转至偏移为0的段地址0x500处。 <br><br><br>第二个扇区的代码<br><br><br>第二个扇区中的代码如下所示(把这些代码保存至文件sbect2.s之中)： <br><br>entry start<br>start:<br>  mov     ah,#0x03                <br>  xor     bh,bh<br>  int     0x10<br><br>  mov     cx,#26                  <br>  mov     bx,#0x0007              <br>  mov     bp,#mymsg<br>  mov     ax,#0x1301              <br>  int     0x10<br><br>loop1:  jmp     loop1<br>mymsg:<br>  .byte  13,10<br>  .ascii “Operating System is Loading......” <br><br><br>上面代码将被加载至段地址为0x500处，并且被执行。在这段代码中，使用了中断10h来获取目前的光标位置，然后显示信息。 <br><br>从第3行到第5行用于得到目前光标的位置，在此中断10h选用的是功能3。然后，清除了bh寄存器的内容，并把字符串送至ch寄存器中。在bx中，我们送入了页码及显示的属性。此处，我们想要在黑背景上显示白色的字符。然后，把要显示字符的地址送到bp之中，信息由两个字节组成，其值分别为13的10，它们分别对应回车和LF(换行)的ASCⅡ值。接下来是一个由29个字符组成的串；在下面实现的功能是输出字符串然后移动光标；最后是调用中断，然后进入循环。 <br><br><br>C程序代码<br><br><br>C程序的源代码如下所示，将其存储为write.c文件。 <br><br>#include &lt;sys/types.h&gt; /* unistd.h needs this */<br>#include &lt;unistd.h&gt;    /* contains read/write */<br>#include &lt;fcntl.h&gt;<br>int main()<br>{<br>  char boot_buf[512];<br>  int floppy_desc, file_desc;<br>  file_desc = open(“./bsect”, O_RDONLY);<br>  read(file_desc, boot_buf, 510);<br>  close(file_desc);<br>  boot_buf[510] = 0x55;<br>  boot_buf[511] = 0xaa;<br>  floppy_desc = open(“/dev/fd0”, O_RDWR);<br>  lseek(floppy_desc, 0, SEEK_SET);<br>  write(floppy_desc, boot_buf, 512);<br>  file_desc = open(“./sect2”, O_RDONLY);<br>  read(file_desc, boot_buf, 512);<br>  close(file_desc);<br>  lseek(floppy_desc, 512, SEEK_SET);<br>  write(floppy_desc, boot_buf, 512);<br>  close(floppy_desc);<br>} <br><br><br>在上一期中，我曾经介绍过如何操作能启动的软盘。现在这一个过程稍微有点不同，首先把由bsect.s编译出来的可执行文件bsect拷贝至软盘的启动扇区。然后再把由sect2.s产生的可执行文件sect2拷贝至软盘的第二个扇区。 <br><br>把上述文件置于同一目录之下，然后分别对其进行编译，方法如下所示： <br><br>as86 bsect.s -o bsect.o<br>ld86 -d bsect.o -o bsect <br><br><br>对sect2.s文件重复以上的操作，得出可执行文件sect2。编译write.c，插入软盘后执行write文件，命令如下所示： <br><br>cc write.c -o write<br>./write <br><br><br><br>下一步我们要做的事情<br><br><br>从软盘启动以后，可以看到显示出来的字符串。这是使用了BIOS中断来完成的。下一期要做的事情是在这个操作系统中实现实模式向保护模式的转换。 <br> <br>