实验1:操作系统的引导

实验的准备工作操作

解压源码用tar -zxvf hit-oslab-linux-20110823.tar.gz 可以使用-C来指定解压路径，tar -zxvf hit-oslab-linux-20110823.tar.gz -C [path]
编译linux-0.11的源码，在linux-0.11的文件夹下运行make all或者make。
在oslab文件目录下运行./run运行bochs 中的linux-0.11。
访问linux-0.11里面的文件，使用sudo ./mount-hdc来装载硬盘，然后在hdc中访问，卸载硬盘sudo umount hdc。

实验内容

阅读《Linux 内核完全注释》的第 6 章，对计算机和 Linux 0.11 的引导过程进行初步的了解；
按照下面的要求改写 0.11 的引导程序 bootsect.s
有兴趣同学可以做做进入保护模式前的设置程序 setup.s。

改写 bootsect.s 主要完成如下功能：

bootsect.s 能在屏幕上打印一段提示信息“XXX is booting…”，其中 XXX 是你给自己的操作系统起的名字，也可以显示一个特色 logo，以表示自己操作系统的与众不同。

改写 setup.s 主要完成如下功能：

bootsect.s 能完成 setup.s 的载入，并跳转到 setup.s 开始地址执行。而 setup.s 向屏幕输出一行"Now we are in SETUP"。
setup.s 能获取至少一个基本的硬件参数（如内存参数、显卡参数、硬盘参数等），将其存放在内存的特定地址，并输出到屏幕上。
setup.s 不再加载 Linux 内核，保持上述信息显示在屏幕上即可。

bootsect.s的修改

bootsect.s的功能是将自己从0x7c00处移动到了0x90000处。显示字符loding system ...，然后将磁盘上的setup.s和system模块加载到内存中来，最后跳转到setup.s所在的位置，执行setup.s。

实验内容：

bootsect.s 能在屏幕上打印一段提示信息“XXX is booting…”；
bootsect.s 能完成 setup.s 的载入，并跳转到 setup.s 开始地址执行。

1. bootsect.s 打印字符

首先使用BIOS0x10号中断的子功能0x03获得光标的位置，然后再利用BIOS0x10号中断的子功能0x13打印字符到屏幕上。代码如下：

entry start
start:  mov ah,#0x03    ! read cursor posxor    bh,bhint    0x10mov cx,#26mov bl,#07mov bp,#msg !寻址es:bpmov ax,#0x7c0 !因为bootsect的代码放在0x7c00处mov es,axmov ax,#0x1301int 0x10
msg:.byte 13,10     !回车和换行.ascii "HaoOS is loading ...".byte 13,10,13,10.org 510
boot_flag:.word 0xAA55

在BIOS中断指令int前面的代码都是为中断设置一些参数。最后的三行是因为bootsect的大小必须为512字节，所以添加到后面使编译后的文件大小为512字节，最后两个字节为0xAA55。

2. 载入setup并跳转

代码如下：

entry start
start:  mov ah,#0x03    ! read cursor posxor    bh,bhint    0x10mov cx,#26mov bl,#07mov bp,#msg !寻址es:bpmov ax,#0x7c0 !因为bootsect的代码放在0x7c00处mov es,axmov ax,#0x1301int 0x10load_setup:mov  dx,#0x0000      ! drive 0, head 0mov    cx,#0x0002      ! sector 2, track 0mov  bx,#0x0200      ! address = 512, in INITSEGmov ax,#0x0200+4    ! service 2, nr of sectorsint  0x13            ! read itjmpi 0,#0x07e0      ! jump to setup 0x07e0 = 0x07c0 + 0x0200! there is set cs to 0x07e0, in the setup the cs be used.msg:.byte 13,10     !回车和换行.ascii "HaoOS is loading ...".byte 13,10,13,10.org 510
boot_flag:.word 0xAA55

在第一部分的代码中添加了load_step的部分，这一部分利用BIOS0x13中断读入setup.s然后利用jmpi跳转到setup.s模块开始的地方。

注意：

由于在bootsect中我们并没有移动bootsect的位置，所以在跳转的时候的地址是0x07c0 + 0x0200 = 0x07e0，而不是和linux-0.11中一样跳转到0x90200处。

setup的修改

setup的主要功能是使用BIOS中断读取系统参数，然后放到内存中的指定位置，同时将cpu从实模式转化到保护模式。

实验内容：

setup.s 向屏幕输出一行"Now we are in SETUP"。
setup.s 能获取至少一个基本的硬件参数（如内存参数、显卡参数、硬盘参数等），将其存放在内存的特定地址，并输出到屏幕上。
setup.s 不再加载 Linux 内核，保持上述信息显示在屏幕上即可。

1. setup向屏幕输出字符

这一部分代码和bootsect部分类似。有的部分需要修改，比如es寄存器的指向，还有打印的字符的长度。

2. 获取硬件参数并打印

这里如何获取硬件参数，既可以参考linux-0.11的源码，也可以自己查看BIOS中断的手册。我在这里比较迷惑的是如何将获得的参数打印到屏幕上？看了老师的实现后，发现还是比较简单的，主要问题是自己对汇编语言还是不够熟悉。老师的代码如下(大体的思路是先读参数，然后获取光标，打印，获取光标，打印…)：

INITSEG  = 0x9000
entry _start
_start:
! Print "NOW we are in SETUP"mov ah,#0x03xor bh,bhint 0x10mov cx,#25mov bx,#0x0007mov bp,#msg2mov ax,csmov es,axmov ax,#0x1301int 0x10mov ax,csmov es,ax
! init ss:spmov ax,#INITSEGmov ss,axmov sp,#0xFF00! Get Paramsmov ax,#INITSEGmov ds,axmov ah,#0x03xor bh,bhint 0x10mov [0],dxmov ah,#0x88int 0x15mov [2],ax! 这里是如何把参数保存到数据段里面的mov ax,#0x0000mov ds,axlds si,[4*0x41]mov ax,#INITSEGmov es,axmov di,#0x0004mov cx,#0x10repmovsb! Be Ready to Printmov ax,csmov es,axmov ax,#INITSEGmov ds,ax! Cursor Positionmov ah,#0x03xor bh,bhint 0x10mov cx,#18mov bx,#0x0007mov bp,#msg_cursormov ax,#0x1301int 0x10mov dx,[0]call    print_hex
! Memory Sizemov ah,#0x03xor bh,bhint 0x10mov cx,#14mov bx,#0x0007mov bp,#msg_memorymov ax,#0x1301int 0x10mov dx,[2]call    print_hex
! Add KBmov ah,#0x03xor bh,bhint 0x10mov cx,#2mov bx,#0x0007mov bp,#msg_kbmov ax,#0x1301int 0x10
! Cylesmov ah,#0x03xor bh,bhint 0x10mov cx,#7mov bx,#0x0007mov bp,#msg_cylesmov ax,#0x1301int 0x10mov dx,[4]call    print_hex
! Headsmov ah,#0x03xor bh,bhint 0x10mov cx,#8mov bx,#0x0007mov bp,#msg_headsmov ax,#0x1301int 0x10mov dx,[6]call    print_hex
! Secotrsmov ah,#0x03xor bh,bhint 0x10mov cx,#10mov bx,#0x0007mov bp,#msg_sectorsmov ax,#0x1301int 0x10mov dx,[12]call    print_hexinf_loop:jmp inf_loopprint_hex:mov    cx,#4
print_digit:rol    dx,#4mov    ax,#0xe0fand    al,dladd    al,#0x30cmp    al,#0x3ajl     outpadd    al,#0x07
outp:int    0x10loop   print_digitret
print_nl:mov    ax,#0xe0d     ! CRint    0x10mov    al,#0xa     ! LFint    0x10retmsg2:.byte 13,10.ascii "NOW we are in SETUP".byte 13,10,13,10
msg_cursor:.byte 13,10.ascii "Cursor position:"
msg_memory:.byte 13,10.ascii "Memory Size:"
msg_cyles:.byte 13,10.ascii "Cyls:"
msg_heads:.byte 13,10.ascii "Heads:"
msg_sectors:.byte 13,10.ascii "Sectors:"
msg_kb:.ascii "KB".org 510
boot_flag:.word 0xAA55

这里如何使用的bootsect还是上个实验的代码的话，需要把前面的INITSEG改成0x07e0。

疑问：

在上面代码的获取参数部分，不明白是如何把数据保存到特定位置的？如何循环的？

mov ax,#0x0000
mov ds,ax
lds si,[4*0x41]
mov ax,#INITSEG
mov es,ax
mov di,#0x0004
mov cx,#0x10
rep
movsb

试着解释：在这里是从原地址到目的地址移动1字节的内容，这里设置cs=16，意思是移动16次，共16字节。