用MASM、TC2.0 写一个简单的x86引导程序

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   具体的操作过程在下边的 load.c 文件注释中有比较详细的说明。

   目的:写一个引导程序和一个超简单的内核,引导成功后能在键盘上输入字符并显示
   工具:masm5.0编译器,tc2.0,一个电脑(如果有virtual pc的话更可以,在上面做实验不损机子)。
   所需知识:
     我简单地说说电脑开机的过程吧,电脑开机后经过很复杂的过程,包括什么自检呀,bios驻入内存呀.... 最后bios把引导盘的0磁道1扇区的512字节放入内存0000:7c00开始的地方,然后把控制权交给引导程序,那一瞬间CS=0000,IP=7c00.(我想应该是这样),然后一切就可以进入你的掌握之中了。
    我们现在用汇编要写的就是7c00之后的程序,把这个程序放在第一个扇区,叫做boot,这个程序的作用是把放在第二个扇区的kernel调入内存8000:0000处并跳到那里执行。

文件:boot.asm


;file:boot.asm
;load.exe 程序将下边代码生成的二进制文件写入A盘
;的0磁道1扇区;
;开机时BIOS引导程序会自动将这个扇区的内容加载进入内存
;的07c0H处并执行它;

code segment
    assume cs:code
start:                   ;cs=0000,ip=7c00
    mov ax,offset start     
    add ax,07c0h             ;ax加上07c0h送给ds,
    mov ds,ax                ;设置数据段寄存器ds,
                             ;使得ds:0000为内存地址的0000:7c00
    mov si,offset msg        ;msg偏移送si
    call display             ;显示
    ;初始化 int 13h 的各寄存器,加载内核(kernel)
    ;(具体设置信息请查阅BIOS中断手册)
    mov ax, 8000h            ; kernel将要存放的内存的段地址
    mov es, ax               ; 传递给ES
    mov bx, 0                ; kernel偏移地址为0
   
    mov dl, 0                ; 驱动器号为0h,即A盘
    mov dh, 0                ; 磁头号为0
    mov ch, 0                ; 磁道号为0
    mov cl, 2                ; 扇区号为2
    mov al, 1                ; 要读的扇区数为1
    mov ah, 2                ; 调用读磁盘的中断程序
    int 13h
    ;内核加载完毕
    mov si,offset ok         ;显示ok
    call display
    mov bx,offset ker        ;kernel 存放的是地址 8000:0000
                             ;根据前边(es:bx)的设定。
    ;跳去执行内核(kernel)程序。
    jmp dword ptr [bx]       ;跳到bx这个指针指向的地址处。

display:
    lodsb                    ; 装入一个字节到al
    or al,al                 ; al=0则表明这个字符串结束
    jz disend                ; 跳到最后返回
    mov ah, 0eh              ; 0eh是显示功能号
    mov bx, 7                ; 颜色
    int 10h
    jmp display
disend:
    ret

    msg db 'My Os is loading...',0  ;显示信息
    ok  db 'OK',13,10,0
    ker dw 0,8000h                  ;kernel的内存地址8000:0000
   
    code ends
   
end start

文件:kernel.asm

;file:kernel.asm
;load.exe 程序将下边代码生成的二进制文件写入了A盘
;的0磁道2扇区;
;在0磁道1扇区的boot代码会将此代码加载到内存中并跳
;转到对应地址去执行这段代码.

;代码功能:不断从键盘接收输入,并将其顺序显示出来.
kernel segment
    assume cs:kernel
start:
    mov ah,0          ;从键盘读入字符的功能
    int 16h
    mov ah,0eh        ;显示功能
    int 10h
   
    cmp al,13        ;如果是回车则换行
    jnz start
    mov al,10
    int 10h
   
    jmp start         ;无穷循环

kernel ends
end start

文件:load.c

/* file: load.c */
/*这个程序如此简单,功能只有两个,接受字符和显示,又编译连接吧。
现在我们生成了两个文件boot.exe,kernel.exe。其中boot.exe不要执行,你可以在dos
下运行的是kernel.exe,可以看看写对没有。
现在就差把这两个文件写入软盘的1,2扇区了。可是你会发现很怪的问题,boot有603字
节,kernel有522字节,但是一个扇区只有512字节,怎么写得下?这个问题我最先也迷
惑,后来把两个exe文件反汇编才知道真正我们写的代码出现在exe文件的513字节处,
exe文件的前512字节是mircosoft定义的exe文件的前缀,其中有exe文件标识,大小,
段定位指针等东西,这512字节我们不需要我们就只要后面的,那么我们就来写个程序
把boot.exe 和kernel.exe 写入软盘吧,(注意写入引导扇区的时候最后两个字节必须
是55aa这是规定的引导扇区的标识。)我这里选的是用tc2.0了,当然也可以用汇编写,
下面是writebt.c
*/
#include<stdio.h>
#include<dos.h>
union REGS inreg,outreg;
struct SREGS segreg;
main()
{
    int i;
    char boot_buf[512];                          /*暂存放boot.exe的内容*/
    char kernel_buf[512];                        /*暂存放kernel.exe的内容*/
    FILE *fp;
    for(i=0;i<512;i++)
    {                                           /*先把这两个缓冲区清0*/
        boot_buf[i]=0;
        kernel_buf[i]=0;
    }
    if((fp=fopen("boot.exe","rb"))==NULL)
    {
        printf("cannot find boot.exe");exit(0);
    } /*打开boot.exe*/
    fseek(fp,512L,0);                            /*直接定位到文件第513个字节处,即512L*/
    i=0;
    while(1)
    {
        fread(&boot_buf[i],1,1,fp);                /*读入后面的所有内容直到结束*/
        i++;
        if(feof(fp))
        {
            fclose(fp);
            break;
        }
    }
    boot_buf[510] = 0x55;                        /*最后两个字节必须为55aa*/
    boot_buf[511] = 0xaa;
   
    /* 设置:将boot中的引导程序写入A盘的第0磁道1扇区*/
    inreg.h.ah=0x03;                             /*调用bios13h的3号写盘功能*/
    inreg.h.al=0x1;                              /*要读的扇区数为1*/
    inreg.h.ch=0;                                /*磁道号为0*/
    inreg.h.cl=1;                                /*扇区号为1*/
    inreg.h.dh=0;                                /*磁头号为0*/
    inreg.h.dl=0;                                /*驱动器号为0,即a盘*/
    inreg.x.bx=FP_OFF(boot_buf);                 /*bx中写boot_buf的内存偏移地址*/
    segreg.es=FP_SEG(boot_buf);                  /*es中写它的内存段地址*/
    int86x(0x13,&inreg,&outreg,&segreg);         /*调中断写盘*/
    if (_AH!=0)                                 /*ah为0刚写盘成功,否则退出*/
    {
        printf("error writing");exit(0);
    }
    else
    {
        printf("ok");
    }
   
   
    if((fp=fopen("kernel.exe","rb"))==NULL)        /*打开kernel.exe*/
    {
        printf("cannot find kernel.exe");exit(0);
    }
    fseek(fp,512L,0);                              /*直接定位到文件第513个字节处,即512L*/
    i=0;
    while(1)
    {
        fread(&kernel_buf[i],1,1,fp);               /*读入后面的所有内容直到结束*/
        i++;
        if(feof(fp))
        {
            fclose(fp);
            break;
        }
    }
   
    /* 设置:将kernel中的程序写入A盘的第0磁道2扇区*/
    inreg.h.ah=0x03;
    inreg.h.al=0x1;
    inreg.h.ch=0;
    inreg.h.cl=2;                 /*扇区号为2*/
    inreg.h.dh=0;
    inreg.h.dl=0;
    inreg.x.bx=FP_OFF(kernel_buf);
    segreg.es=FP_SEG(kernel_buf);
    int86x(0x13,&inreg,&outreg,&segreg);
    if (_AH!=0)
    {
        printf("error writing");exit(0);
    }
    else
    {
        printf("ok");
    }
   
   
}

/*
同样地编译连接,现在我们有boot.exe,kernel.exe和writebt.exe,拷贝他们到同一个目录下,然后手
插入软盘,执行writebt.exe,如果出现error writing则表明写盘出错,你多运行几次,直到出现okok
时就写成功了,但你不要马上切换到a盘按dir,这样系统会出现未格式化的信息,要你格式化。因为刚
才我们所做的把微软定义的软盘的一些信息给修改了,dos自然识别不了。现在你可以重起,从软盘起
动,你会看到你的成果了。
这个系统是不是太简单了?对,真正的操作系统有文件管理,内存管理,设备管理....我不懂这些,慢
慢学吧。
我的方法可能不太好,效率也不高,请各位高手批评指正。我的邮箱是[email protected]
这三个程序在本人机器上编译运行都通过。请各位不要擅自改writebt中inreg.h.*中的内容,否则
后果自负。
*/

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