Linux操作系统, 构建自己的内核——2. 启动扇区引导其他扇区的内核

爱被打了一巴掌 2024-04-17 05:55 100阅读 0赞

学习课程：  
[java开发操作系统内核：让内核突破512字节的限制  
][java_512_]

上一篇文章的例子，是直接在启动扇区的代码中打印内容到屏幕。一个扇区对应于512个字节，能够存储的内容太有限，必须学会在启动扇区的代码中加载其他扇区的代码。

## 1. 启动扇区的代码 ##

boot.asm

org  0x7c00;
    
    LOAD_ADDR  EQU  0X8000
    
    entry:
        mov  ax, 0
        mov  ss, ax
        mov  ds, ax
        mov  es, ax
        mov  si, ax
    
    readFloppy:
        mov          CH, 1        ;CH 用来存储柱面号
        mov          DH, 0        ;DH 用来存储磁头号
        mov          CL, 2        ;CL 用来存储扇区号
    
        mov          BX, LOAD_ADDR       ; ES:BX 数据存储缓冲区
    
        mov          AH, 0x02      ;  AH = 02 表示要做的是读盘操作
        mov          AL,  1        ; AL 表示要练习读取几个扇区
        mov          DL, 0         ;驱动器编号，一般我们只有一个软盘驱动器，所以写死   
                                   ;为0
        INT          0x13          ;调用BIOS中断实现磁盘读取功能
    
        JC           fin
    
        jmp          LOAD_ADDR
    
    
    fin:
        HLT
        jmp  fin

## 2. 内核代码(打印hello world) ##

org   0x8000
    
    entry:
        mov  ax, 0
        mov  ss, ax
        mov  ds, ax
        mov  es, ax
        mov  si, msg
    
    
    putloop:
        mov  al, [si]
        add  si, 1
        cmp  al, 0
        je   fin
        mov  ah, 0x0e
        mov  bx, 15
        int  0x10
        jmp  putloop
    
    fin:
        HLT
        jmp  fin
    
    msg:
        DB   "This is Hello World from kernel, write by copbint."

## 3. 分别编译 ##

nasm kernel.asm -o kernerl.bat 
    nasm boot.asm -o boot.bat

## 4. 制作img文件 ##

现在的问题在于怎么把这两个扇区的代码装到img文件里面去？

装之前一定要搞明白磁盘的存储机制。  
磁盘的最小存储单元是扇区，要定位一个扇区，需要有3个坐标，分别是：  
磁头号，柱面号，扇区号。由于磁头的移动极为耗时，所以，磁盘的存储必须设计成要少移动磁头。所以，在磁盘上连续的存储空间并不是物理上连续的：柱面相同的空间是连续的。  
也就是说磁盘的地址空间编号是这样子的：  
柱面0，磁头0，扇区1（扇区从1开始编号），  
柱面0，磁头0，扇区2（扇区从1开始编号），  
柱面0，磁头0，扇区3（扇区从1开始编号），  
…  
柱面0，磁头1，扇区1（扇区从1开始编号），  
柱面0，磁头1，扇区2（扇区从1开始编号），  
柱面0，磁头1，扇区3（扇区从1开始编号），  
…  
柱面0，磁头2，扇区1（扇区从1开始编号），  
柱面0，磁头2，扇区2（扇区从1开始编号），  
柱面0，磁头2，扇区3（扇区从1开始编号），  
…  
柱面1，磁头0，扇区1（扇区从1开始编号），  
柱面1，磁头0，扇区2（扇区从1开始编号），  
柱面1，磁头0，扇区3（扇区从1开始编号），  
…  
（这一段好难描述呀。。）  
回到示例中的代码，boot.asm跳转的语句如下：

mov          CH, 1        ;CH 用来存储柱面号
        mov          DH, 0        ;DH 用来存储磁头号
        mov          CL, 2        ;CL 用来存储扇区号

也就是说kernel.bat应该存储在柱面1，磁头0，扇区2的地方。  
而boot.bat存储的地方是：柱面0，磁头0，扇区1。

这俩位置中间隔了1（柱面数）\*2(磁头数）\*18(扇区数）=36个扇区。

从最终生成的system.img也可以看出来：  
boot.bat位于address 0的位置：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMxNTY3MzM1_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
而kernel.bat位于位置0x00004a00:  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMxNTY3MzM1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
换算成10进制等于18944。除以512=37。  
中间隔的扇区编号为1-36。刚好36个扇区。

明白了这一点，就可以任意的调整boot.asm中加载kernel代码的扇区位置。当然，在生成对应的img文件时，要将kernel代码放入对应的扇区。

参考课程提供的java代码，可以发现java代码存储的逻辑与我描述的一致。

[java_512_]: https://blog.csdn.net/tyler_download/article/details/51970921
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMxNTY3MzM1_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/11/a5f4cc2b68274bc292a24f23dd33d9a5.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzMxNTY3MzM1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/11/61d89140e65240aea1ec9148922b7dc0.png