[原创]操作系统编写详解<二>

[原创]操作系统编写详解
2010年08月09日
　　前一篇文章中我们学习了写引导程序，可是，引导程序大小不能超过512B，将运行代码写到引导程序里并不是不行，但是大小限制会让你的操作系统异常的"精简"
　　所以一般的操作系统(包括Linux)都是使用一种叫二次加载的方法，也就是写一个及其简单的Boot引导程序，它只做两件事：一是初始化段寄存器(mov ds,ax....)，二是从软盘第二扇区读入真正的内核加载到内存指定位置并用1个Jmp跳转到指定位置并执行内核
　　到回来看看Linux，Linux0.11的Boot文件夹里有Boot.s与Head.s，boot.s的作用就是引导，并跳转至Head，Head才开始进入保护模式，最后跳转至Main.c(init/main.c，当然以编译为.o，并以链接到Tool/System)的，下面是一部分的Linux0.11 Makefile代码
　　Image: boot/boot tools/system tools/build
　　tools/build boot/boot tools/system > Image
　　sync
　　boot/head.o: boot/head.s
　　tools/system:boot/head.o init/main.o \
　　$(ARCHIVES) $(LIBS)
　　$(LD) $(LDFLAGS) boot/head.o init/main.o \
　　$(ARCHIVES) \
　　$(LIBS) \
　　-o tools/system > System.map
　　boot/boot:boot/boot.s tools/system
　　(echo -n "SYSSIZE = (";ls -l tools/system | grep system \
　　| cut -c25-31 | tr '\012' ' '; echo "+ 15 ) / 16") > tmp.s
　　cat boot/boot.s >> tmp.s
　　$(AS86) -o boot/boot.o tmp.s
　　rm -f tmp.s
　　$(LD86) -s -o boot/boot boot/boot.o
　　可以看到head.o与main.o被链接到tool/system，而boot只是负责引导，经过一连的Jmp之后，main函数开始初始化并运行Kernel，这就是二次加载
　　考虑下面的程序代码
　　;boot.asm
　　[ORG 0]
　　jmp 07c0h:start
　　start:
　　;设置段寄存器
　　mov ax,cs
　　mov ds,ax
　　mov es,ax
　　reset:               ;重置软盘驱动器
　　mov ax,0
　　mov dl,0           ;Driver=0(=A)
　　int 31h
　　jc reset           ;if error reset again
　　read:
　　mov ax,1000h       ;ES:BX=1000:0000
　　mov es,ax
　　mov bx,0
　　mov ah,2            ;读取磁盘数据到地址ES:BX
　　mov al,5            ;读取5个扇区
　　mov ch,0            ;柱面0
　　mov cl,2            ;第二扇区，即为读入文件所在扇区
　　mov dh,0            ;Head=0
　　mov dl,0            ;Driver=0
　　int 13h             ;开始读
　　jc read             ;if error try again
　　jmp 1000h:0000      ;跳转到装载的程序处开始执行
　　times 510-($-$$) db 0
　　dw 0AA55h              ;结束标志
　　;Kernel.asm
　　[ORG 0]
　　jmp start2
　　msg db 'Here is Xue s Operating System!OK,Here we go',$0  ;打印字符串定义
　　start2:
　　;设置段寄存器
　　mov ax,cs
　　mov ds,ax
　　mov es,ax
　　mov si,msg            
　　print:
　　lodsb                 
　　cmp al,0                 ;al为0？
　　je hang                  ;if al=0 then 挂起
　　mov ah,0Eh               ;打印
　　mov bx,7
　　int 10h
　　jmp print                ;打印下一字符
　　hang:
　　jmp hang                   ;挂起，即无限循环
　　times 510-($-$$) db 0
　　dw 0AA55h                  ;结束标志
　　编译
　　nasm boot.asm -o boot.bin
　　nasm kernel.asm -o kernel.bin
　　可以发现，boot.bin在引导后，就从软盘第二扇区将Kernel.bin读取并装入内存，接下来跳转并执行Kernel.bin，而Kernel.bin便在屏幕上打印一字符串
　　在这里要用到一个特殊工具：Partcopy 它能将文件写入软盘映像指定位置
　　available at：http://newworklife.spaces.live.com/blog/cns!27EB11C0372B9EB1!348.entry
　　编译好两个bin后，就要将它们写入磁盘
　　用法
　　partcopy boot.bin 0 200 floppy.img 0
　　partcopy kernel.bin 0 200 floppy.img 200
　　运行后，会发现当前目录多了个floppy.img，那正是我们需要的软盘映像文件
　　我们还需要一个软件：Bochs
　　这是个虚拟机，不用Vitrual Box是因为它引导软盘映像的成功率低
　　available at：http://sourceforge.net/projects/bochs/
　　它需要一个Bochsrc.bxrc文件作为配置
　　在floppy.img同目录下创建一个Bochsrc.bxrc
　　右键->编辑，写入
　　###############################################################
　　# bochsrc.bxrc file for Xue's OS
　　#(c)copyright xuejin 2010
　　#All right reserved
　　###############################################################
　　megs: 32
　　romimage: file=$BXSHARE/BIOS-bochs-latest
　　floppya: 1_44=C:\FLOPPY.IMG, status=inserted
　　boot: a
　　log: bochsout.txt
　　mouse: enabled=0
　　keyboard_mapping: enabled=1, map=$BXSHARE/keymaps/x11-pc-us.map
　　保存，然后运行，
　　
　　
　　
　　我们会发现Here is Xue s Operating System!OK,Here we go已被打印出来，说明二次装载成功了，ye～～～