linux0.11内核源码——boot和setup部分

时间:2023-03-09 18:10:11
linux0.11内核源码——boot和setup部分

  https://blog.csdn.net/KLKFL/article/details/80730131

  https://www.cnblogs.com/joey-hua/p/5528228.html

参考的两篇博客

x86系统在刚开机时CPU处于实模式

计算机在刚打开电源时 :CS=0xFFFF,IP=0x0000

即寻址为0xFFFF0(ROM BIOS映射区)

然后将 0磁道0扇区 的512个字节读入0x7c00处

然后设置   CS=0x07c0,IP=0x0000

此时0x7c00出存放的代码就是从磁盘的引导扇区读入的那512个字节bootsect

此时一些宏的定义:

 BOOTSEG = 0x07c0

 INITSEG = 0x9000

 SETUPSEG = 0x9020

 SYSSEG = 0x1000

表示bootsect先被加载到了0x07c0段,然后bootsect的512个字节会被移动到0x9000段,紧跟着的setup段就从0x9020段开始,system段从0x1000开始

bootsect做的事就是把setup加载到内存上,然后显示logo

 entry _start !程序的入口是_start 

 _start:
!下面是调用0x10中断,显示光标操作
mov ah,#0x03
xor bh,bh
int 0x10 mov cx,# !字符串msg的长度
mov bx,#0x0007 !调用0x10中断时,bx寄存器=0x0007表示显示树形
mov bp,#msg1
mov ax,#0x07c0
mov es,ax !es:bp表示要显示的字符串的地址,当前段(bootsect)就是0x07c0,字符串的地址已经赋值给bp
mov ax,#0x1301
int 0x10 !调用中断显示logo !设置一个死循环保证不退出
inf_loop:
jmp inf_loop !这就是要显示的logo
msg1:
.byte ,
.ascii "Hello OS world, my name is LZJ"
.byte ,,, !boot_flag是设置引导扇区的标记,必须由这个才能进行引导,且必须放在最后两个字节
!bootsect的大小是512个字节,所以boot_flag得放在第510个字节处
.org
boot_flag:
.word 0xAA55

然后用bootsect读取setup

先把setup.s编写好

 entry _start
_start:
mov ah,#0x03
xor bh,bh
int 0x10 mov cx,#
mov bx,#0x0007
mov bp,#msg2
mov ax,cs
mov es,ax !此时已经将setup加载到了0x9020处,所以字符串的断地址直接设置为cs即可
mov ax,#0x1301
int 0x10 !调用中断 inf_loop: !死循环防止退出
jmp inf_loop
msg1:
.byte ,
.ascii "Hello OS world, my name is LZJ"
.byte ,,, .org !这里还是和bootsect一样
boot_flag:
.word 0xAA55

然后对上面的bootsect.s进行修改让bootsect能够读入setup

 SETUPLEN=            !自定义的setup段的长度为2个扇区
SETUPSEG=0x07e0 !因为自定仪的代码没有将bootsect移到0x9000出,所以setup段的开始地址在磁盘的的0x07e0处
entry _start
_start:
mov ah,#0x03
xor bh,bh
int 0x10 mov cx,#
mov bx,#0x0007
mov bp,#msg1
mov ax,#0x07c0
mov es,ax
mov ax,#0x1301
int 0x10 load_setup: !从这里开始进行载入setup !0x13号中断是BIOS读磁盘扇区的中断
mov dx,#0x0000 !dh=磁头号,dl=驱动器号
mov cx,#0x0002 !ch=柱面号,cl=开始扇区
mov bx,#0x0200 !表示将读取的内容放在内存es:bp处,es是0x7c0,bp是0x200(前200字节)
mov ax,#0x0200+SETUPLEN !ah=0x02表示读磁盘,al=扇区数量,本来应该是4,但是自己写的setup只占用了2个扇区(512字节)
int 0x13 !调用中断读取setup jnc ok_load_setup !读入成功则跳转 mov dx,#0x0000 !读入失败则调用0x13中断进行复位重启,再次进行读入
mov ax,#0x0000
int 0x13
jmp load_setup !再次进行读写 ok_load_setup:
jmpi ,SETUPSEG !cs:ip跳转到0x07e0:0x0000处,即跳转到setup执行 msg1:
.byte ,
.ascii "Hello OS world, my name is LZJ"
.byte ,,, !自己写的setup.s只占用了512个字节(两个扇区),实际上linux0.11用了4个扇区
.org
boot_flag:
.word 0xAA55

然后用makefile进行编译,可能要修改下build.c

make BootImage

实际上,bootsect在读完setup后还会读入system,其地址为0x10000-0x8ffff

然后是setup需要完成的工作:

  完成os启动前的设置,使系统进入保护模式:

首先读入的就是硬件信息:光标,扩展内存数,显卡参数,跟设备号

然后将system模块向下移动到0地址

  但是,0地址处本来有重要内容,比如int中断,如何避免冲突?

    此时setup让硬件进入保护模式,即int和cs:ip的寻址电路被改变,igt(中断描述符表:用来查中断)和gdt(全局描述符表:用来查cs值对应的段的地址)就是改变后的寻址方式

    cs在保护模式中也称为选择子,表示段的编号

  具体的实现:

    在system移动结束(end_move)后,新建一张临时的gdt表,其内容设置为

    linux0.11内核源码——boot和setup部分

    下面是gdt表的格式

    linux0.11内核源码——boot和setup部分

    有一个寄存器叫做cr0,其末尾PE=1为启动保护模式,

    所以先把cr0的末尾置为1来进入保护模式,然后执行指令

\

jmpi ,8 !cs=0x0008,ip=0x0000

     cs=8,对应的gdt从第8个字节开始后的内容恰好为0,所以要跳转的地址为0x0000:0x0000

    即system的开头head.s文件

到此为止setup也完成了任务,系统开始执行head.s

linux0.11内核源码——boot和setup部分

参考了一张图片,表示的是在每个阶段每个块的位置

模仿linux0.11的代码

 mov    ax,#INITSEG
! 设置 ds = 0x9000
mov ds,ax
mov ah,#0x03
! 读入光标位置
xor bh,bh
! 调用 0x10 中断
int 0x10
! 将光标位置写入 0x90000.
mov [],dx ! 读入内存大小位置
mov ah,#0x88
int 0x15
mov [],ax ! 从 0x41 处拷贝 个字节(磁盘参数表)
mov ax,#0x0000
mov ds,ax
lds si,[*0x41]    !把内存记录磁盘参数的值赋值给si
mov ax,#INITSEG    
mov es,ax        !INITSEG赋值给es
mov di,#0x0004     !
mov cx,#0x10 !
! 重复16次
rep
movsb

最后是setup.s的全代码

 INITSEG  = 0x9000
entry _start
_start:
! Print "NOW we are in SETUP"
mov ah,#0x03
xor bh,bh
int 0x10
mov cx,#
mov bx,#0x0007
mov bp,#msg2
mov ax,cs
mov es,ax
mov ax,#0x1301
int 0x10 mov ax,cs
mov es,ax
! init ss:sp
mov ax,#INITSEG
mov ss,ax
mov sp,#0xFF00 ! Get Params
mov ax,#INITSEG
mov ds,ax
mov ah,#0x03
xor bh,bh
int 0x10
mov [],dx
mov ah,#0x88
int 0x15
mov [],ax
mov ax,#0x0000
mov ds,ax
lds si,[*0x41]
mov ax,#INITSEG
mov es,ax
mov di,#0x0004
mov cx,#0x10
rep
movsb ! Be Ready to Print
mov ax,cs
mov es,ax
mov ax,#INITSEG
mov ds,ax ! Cursor Position
mov ah,#0x03
xor bh,bh
int 0x10
mov cx,#
mov bx,#0x0007
mov bp,#msg_cursor
mov ax,#0x1301
int 0x10
mov dx,[]
call print_hex
! Memory Size
mov ah,#0x03
xor bh,bh
int 0x10
mov cx,#
mov bx,#0x0007
mov bp,#msg_memory
mov ax,#0x1301
int 0x10
mov dx,[]
call print_hex
! Add KB
mov ah,#0x03
xor bh,bh
int 0x10
mov cx,#
mov bx,#0x0007
mov bp,#msg_kb
mov ax,#0x1301
int 0x10
! Cyles
mov ah,#0x03
xor bh,bh
int 0x10
mov cx,#
mov bx,#0x0007
mov bp,#msg_cyles
mov ax,#0x1301
int 0x10
mov dx,[]
call print_hex
! Heads
mov ah,#0x03
xor bh,bh
int 0x10
mov cx,#
mov bx,#0x0007
mov bp,#msg_heads
mov ax,#0x1301
int 0x10
mov dx,[]
call print_hex
! Secotrs
mov ah,#0x03
xor bh,bh
int 0x10
mov cx,#
mov bx,#0x0007
mov bp,#msg_sectors
mov ax,#0x1301
int 0x10
mov dx,[]
call print_hex inf_loop:
jmp inf_loop print_hex:
mov cx,#
print_digit:
rol dx,#
mov ax,#0xe0f
and al,dl
add al,#0x30
cmp al,#0x3a
jl outp
add al,#0x07
outp:
int 0x10
loop print_digit
ret
print_nl:
mov ax,#0xe0d ! CR
int 0x10
mov al,#0xa ! LF
int 0x10
ret msg2:
.byte ,
.ascii "NOW we are in SETUP"
.byte ,,,
msg_cursor:
.byte ,
.ascii "Cursor position:"
msg_memory:
.byte ,
.ascii "Memory Size:"
msg_cyles:
.byte ,
.ascii "Cyls:"
msg_heads:
.byte ,
.ascii "Heads:"
msg_sectors:
.byte ,
.ascii "Sectors:"
msg_kb:
.ascii "KB" .org
boot_flag:
.word 0xAA55