《自己动手写操作系统》—

最近在看《自己动手写操作系统》于渊著，看第一页头就蒙了，书上说要准备一张空白软盘，都2010年了，上哪去找软盘啊，自从接触计算机以来我还没见过软盘呢，估计要到科技博物馆才找得到吧，呵呵。其实在第二章-搭建你的工作环境中作者提到其实并不需要用真正的软盘，用虚拟软盘映像就可以了，也就是*.IMG文件，反过来想想，连计算机都可以虚拟，软盘当然也可以虚拟了。软盘映像文件并不需要自己制作，随书附赠的光盘中的源代码里面就有(TINIX.IMG),将自己写的汇编源代码编译成*.bin文件后使用作者提供的软盘绝对扇区读写工具FloppyWriter将*.bin写入到TINIX.IMG，这样一张虚拟的引导盘就完成了。FloppyWriter工具在光盘的Tools文件夹中。如果没有光盘也不要紧，可以在博文视点网站下载，网址是：http://www.broadview.com.cn/01577 （需要先登录）,也可以在http://osfromscratch.org/downloadcn 下载源代码。

一、开始搭建工作环境：
    1. 一台计算机（Windows操作系统）
    2. 虚拟机 VirtualBox
       可以在官网下载，下载地址：http://www.virtualbox.org/wiki/Downloads
       之所以选择VirtualBox是因为它是开源免费的，速度也可以，作者使用的虚拟机是Virtual PC 5.0，该虚拟机是商业软件，5.0版本的比较难找，网上可以找到5.2版本的，但我下载安装后不能正常运行，提示不能在PAE模式下运行，虽然网上可以找到解决方案，需要对电脑做些配置，但觉得麻烦，个人还是喜欢用VirtualBox，下载安装后没有任何问题。
    3. NASM 汇编编译程序
      下载地址：http://sourceforge.net/projects/nasm
      或者官网下载：http://www.nasm.us/pub/nasm/releasebuilds/
      这个是用来编译我们写的汇编程序的，以前常用MASM，但作者推荐这个。
    4. 软盘绝对扇区读写工具 FloppyWriter.exe
       在随书附赠的光盘中提供，在OS/Tools/FloppyWriter/Release文件夹下，运行该程序有两个按钮可以选择，使用软盘映像的话使用下面那个Write File To Image。前面提到，如果没有光盘，可以去网上去下载光盘中的内容。
    5. 源代码编辑器
       可以用记事本，也可以用其他编辑工具。

二、写一个小的“操作系统”
     1.编写源代码：（书上有）
      ;boot.asm
      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, 33
       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 lijie, Welcome to 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

     2. 编译 boot.asm
      安装或解压缩NASM后，将NASM的安装目录加到PATH环境变量中后就可以在命令行的任何目录下使用NASM命令。进入到源代码所在目录，输入命令 nasm boot.asm -o boot.bin 后回车便完成了源代码的编译。
     3.将boot.bin写到TINIX.IMG
       从光盘源代码中复制TINIX.IMG文件到你的源代码目录下，运行FloppyWriter.exe,点击Write File To Image，分别在弹出窗口中选择boot.bin和TINIX.IMG，提示成功 OK。
     4. 在虚拟机中运行
       a.在虚拟机中新建一台PC
        启动VirtualBox->新建->名称任意取，操作系统选Other，Version选Other/Unknown->内存默认(可改变)->创建新的虚拟硬盘->动态扩展->选择虚拟硬盘的保存地址或默认，大小默认(可改变)->完成。
       b.将TINIX.IMG注册到VirtualBox
        管理(F)->虚拟介质管理(V)->虚拟软盘(F)->注册(A)->在弹出窗口中找到刚刚制作完成的TINIX.IMG打开->确定。
       c.运行刚刚创建的PC

选择刚刚创建的PC->开始->首次运行向导->下一步->介质类型选软驱,介质位置选刚刚注册的TINIX.IMG->下一步->完成。OK，应该可以看到哪一行黑底红字了吧，呵呵。

第二种方法：

最近在业余阅读时找到一本《自己动手编写操作系统》觉得不错，视角很新颖，是有关操作系统书籍中为数不多的看了不想睡觉的读本。

由于这本书的出版时间较早，书中引导盘还使用的是软盘，所以在跟随做的第一个实验代码时就遇到些小困难。最后实验成果后在此做个记录。

书中第一个实验就是编写一段汇编代码作为引导程序，编译后将二进制文件写入到引导盘（书中采用的是软盘），然后让电脑从软盘启动进而执行我们的引导程序。

首先给出书中的引导程序——boot.asm

org 07c00h
   mov   ax,   cs
   mov   ds,   ax
   mov   es,   ax
   call DispStr
   jmp $
DispStr:
   mov   ax,   BootMessage
   mov   bp,   ax
   mov   cx,   16
   mov   ax,   01301h
   mov   bx,   000ch
   mov   dl,   0
   int   10h
   ret
BootMessage:   db   "Hello, OS world!"
   times   510-($-$$)   db   0
   dw 0xaa55

下面则需要对这段汇编代码进行编译，于是我们就遇到了第一个问题：选择什么样的编译器？如何编译代码？

书中推荐了使用NASM，至于为什么要选择NASM，大家可以百度一下NASM诞生的故事，它的诞生就是因为诸多汇编编译器的种种劣势，最后催生出NASM这个比较好用的编译器。

安装NASM。NASM没有图形化界面，要么装在DOS下，要么装在Linux下。本人的电脑是WIN8+Ubuntu的虚拟机，所以果断选择在Ubuntu中安装了NASM，只需要在终端敲上apt-get install nasm，然后等着安装完成即可。安装后测试下：

安装完成编译器后将windows下编写好的代码拷贝到Ubuntu中用编译器编译，发现出错。编译生成的二进制文件boot.bin大小为0，并不是我们期望的512字节。

于是便在Ubuntu下用vi打开我们的汇编代码查看一下，发现：

在代码中出现了很多的“^M”字符。

哦，原来我用了DOS格式的文件放在了UNIX下面进行了编译，难怪编译器不认识。

注意：在DOS格式下面，回车换行是0x0D0A，而UNIX下是0x0A，所以当DOS格式文件到了UNIX下面后0x0D则会变成“^M”这个控制字符。

这个问题的解决也有很多种方法，而本人是直接在UE中把文件都改成用UNIX格式编辑了：

修改了格式以后，在Ubuntu下可以正确编译了！生成了一个512字节大小的二进制文件boot.bin。

下面就该是制作启动盘的问题了。要知道，现在的电脑想要用软盘启动已经是不可能了。但是我们有个东西叫虚拟机——它可以给我们提供一个“软盘”接口，不过同样也是个虚拟接口。

虚拟机我用的是VM Player，并没有去用workstation，因为新版本的player已经功能够强大了。如下图一步步建立自己的虚拟机，但是在驱动选择时，选从软盘启动。

我们得为软盘提供一个image文件，但之前对boot.asm文件编译后得到的是二进制文件boot.bin。网上也有很多提出的方法如何将bin文件打包成img文件，其实我们简单分析一下会发现，两者的转换其实只需要在windows下改一下后缀名！！！原因是：img文件也就是镜像文件，原本就是对软盘中的数据进行二进制级别的拷贝备份，而我们的bin文件本身就是二进制文件，所以对于内存或者存储设备来说，在这个地方img和bin文件是完全一样的。

将boot.bin改后缀变成boot.img后就可以让虚拟机去加载它了。

然后去启动你的“操作系统”吧！

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