Bootloader开发的一般提示

Question

我正在编写小型操作系统 - 用于练习。我开始使用bootloader。
我想创建一个以16位实模式运行的小命令系统（现在）我创建了重启驱动器的bootloader，然后在bootloader之后加载扇区问题是因为jmp函数在实际上没有发生任何事情。

我试图在0x7E00加载下一个扇区（我不完全确定如何使用es：bx指向地址，这样可能会出现问题，我相信它的地址：偏移），就在之后引导程序。

这是代码：

;
; SECTOR 0x0
;

;dl is number of harddrive where is bootloader
org 0x7C00
bits 16

;reset hard drive
xor ah,ah
int 0x13
;read sectors
clc
mov bx,0x7E00
mov es,bx
xor bx,bx
mov ah,0x02 ;function
mov al,0x1  ;sectors to read
mov ch,0x0  ;tracks
mov cl,0x1  ;sector
mov dh,0x0  ;head
int 0x13
;if not readed jmp to error
jc error
;jump to 0x7E00 - executed only if loaded
jmp 0x7E00
error:
    mov si,MSGError
    .loop:
        lodsb
        or al,al
        jz .end
        mov ah,0x0E
        int 0x10
        jmp .loop
    .end:
        hlt
MSGError db "Error while booting", 0x0
times 0x1FE - ($ - $$) db 0x0
db 0x55
db 0xAA

;
; SECTOR 0x1
;

jmp printtest
;definitions
MSGLoaded db "Execution successful", 0x0
;
; Print function
; si - message to pring (NEED TO BE FINISHED WITH 0x0)

printtest:
    mov si,MSGLoaded
    .loop:
        lodsb
        or al,al
        jz .end
        mov ah,0x0E
        int 0x10
        jmp .loop
    .end:
        hlt

times 0x400 - ($-$$) db 0x0

我一直在使用VirtualBox测试此代码但实际上没有发生任何事情，读取错误没有显示，以及应该打印的消息。

Answer 1

此代码的主要问题是：

ES：BX 指向错误的段：偏移以将内核加载到
错误的部门正在加载，所以内核不是预期的

第一个是在这段代码中：

mov bx,0x7E00
mov es,bx
xor bx,bx

问题是要将扇区从磁盘加载到0x0000:0x7E00（ ES：BX ）。此代码将 ES：BX 设置为0x7E00:0x0000，其解析为物理地址0x7E000（（0x7E00 <＆lt;＆lt; 4）+ 0x0000）。我认为目的是将0x07E0加载到 ES 中，这将产生0x7E00（（0x07E0 <＆lt;＆lt; 4）+ 0x0000）的物理地址。您可以了解有关16:16内存寻址计算的更多信息here。将段乘以16与将其向左移位4位相同。

代码中的第二个问题是：

mov ah,0x02 ;function
mov al,0x1  ;sectors to read
mov ch,0x0  ;tracks
mov cl,0x2  ;sector number
mov dh,0x0  ;head
int 0x13

磁盘上第二个512块扇区的编号是2，而不是1.因此，要修复上述代码，您需要相应地设置 CL ：

mov cl,0x2  ;sector number

Bootloader开发的一般提示

应该解决的各种仿真器，虚拟机和真实物理硬件上运行代码的其他问题包括：

当BIOS跳转到您的代码时，您无法依赖 CS ， DS ， ES ， SS < / em>， SP 寄存器具有有效或预期的值。应在引导加载程序启动时正确设置它们。只能保证您的引导加载程序将从物理地址0x00007c00加载并运行，并且引导驱动器号已加载到 DL 寄存器中。

将 SS：SP 设置为您知道不会与您自己的代码操作冲突的内存。 BIOS可能已将其默认堆栈指针放在第一兆字节的可用和可寻址RAM中的任何位置。不能保证它在哪里以及它是否适合您编写的代码。

可以设置或清除lodsb，movsb等使用的方向标记。如果方向标志设置不正确 SI / DI 寄存器可能会以错误的方向调整。使用STD / CLD将其设置为您希望的方向（CLD =向前/ STD =向后）。在这种情况下，代码假定向前移动，因此应使用CLD。有关详细信息，请参阅instruction set reference

当跳转到内核时， FAR JMP 通常是一个好主意，以便它正确地将 CS：IP 设置为预期值。这可以避免在同一段内可能绝对接近 JMP 和 CALLs 的内核代码出现问题。

如果将引导加载程序作为适用于8086/8088处理器（及更高版本）的16位代码，请避免在汇编代码中使用32位寄存器。使用 AX / BX / CX / DX / SI / DI / SP / BP 而不是 EAX / EBX / ECX / EDX / ESI / EDI / ESP / EBP 。虽然在这个问题上不是问题，但对于其他寻求帮助的人来说，这是一个问题。 32位处理器可以在16位实模式下使用32位寄存器，但8086/8088/80286不能，因为它们是16位处理器，无法访问扩展的32位寄存器。

FS 和 GS 段寄存器已添加到80386+ CPU。如果您打算以8086/8088/80286为目标，请避免使用它们。

要解析第一个和第二个项目，可以在引导加载程序的开头附近使用此代码：

xor ax,ax ; We want a segment of 0 for DS for this question mov ds,ax ; Set AX to appropriate segment value for your situation mov es,ax ; In this case we'll default to ES=DS mov bx,0x8000 ; Stack segment can be any usable memory cli ; Disable interrupts to circumvent bug on early 8088 CPUs mov ss,bx ; This places it with the top of the stack @ 0x80000. mov sp,ax ; Set SP=0 so the bottom of stack will be @ 0x8FFFF sti ; Re-enable interrupts cld ; Set the direction flag to be positive direction

有几点需要注意。当您更改 SS 寄存器的值（在这种情况下通过MOV）时，处理器应该关闭该指令的中断并保持关闭，直到之后 em>以下说明。通常，如果您更新 SS ，然后立即更新 SP ，则无需担心禁用中断。在早期的8088处理器中存在一个错误，这并不值得尊重，因此如果您针对最广泛的环境，明确禁用和重新启用它们是一个安全的选择。如果您不打算在有问题的8088上工作，那么可以在上面的代码中删除CLI / STI指令。我在80年代中期在家用电脑上做的工作第一手了解这个错误。

要注意的第二件事是我如何设置堆栈。对于刚接触8088/8086 16位汇编的人来说，可以通过多种方式设置堆栈。在这种情况下，我将堆栈的顶部（内存中的最低部分）设置为0x8000（ SS ）。然后我将堆栈指针（ SP ）设置为0。当您在16位实模式下push something on the stack时，处理器首先将堆栈指针递减2，然后在该位置放置一个16位 WORD 。因此，对堆栈的第一次推送将是0x0000-2 = 0xFFFE（-2）。然后，您的 SS：SP 看起来像0x8000:0xFFFE。在这种情况下，堆栈从0x8000:0x0000运行到0x8000:0xFFFF。

当处理在8086上运行的堆栈（不适用于80286,80386+处理器）时，最好将堆栈指针（ SP ）设置为偶数。在原始8086上，如果将 SP 设置为奇数，则每次访问堆栈空间时都会产生4 clock cycle penalty。由于8088具有8位数据总线，因此不存在此惩罚，但在8086上加载16位字需要4个时钟周期，而在8088上需要8个时钟周期（两个8个）位存储器读取。）

最后，如果您要显式设置 CS：IP ，以便在 JMP 完成时正确设置 CS （至你的内核）然后建议做FAR JMP（参见影响段寄存器的操作 / FAR Jump ）。在NASM语法中，JMP将如下所示：

jmp 0x07E0:0x0000

有些（即MASM / MASM32）汇编程序没有直接支持对 FAR Jmp 进行编码，所以可以通过以下方式手动完成：

db 0x0ea ; Far Jump instruction dw 0x0000 ; Offset dw 0x07E0 ; Segment

如果使用GNU汇编程序，它将如下所示：

ljmpw $0x07E0,$0x0000

引导加载程序不会跳转到内核代码

1 个答案:

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