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hit os lab1

1.实验内容

此次实验的基本内容是：

  1. 阅读《Linux 内核完全注释》的第 6 章，对计算机和 Linux 0.11 的引导过程进行初步的了解；
  2. 按照下面的要求改写 0.11 的引导程序 bootsect.s
  3. 有兴趣同学可以做做进入保护模式前的设置程序 setup.s。

改写 bootsect.s 主要完成如下功能：

  1. bootsect.s 能在屏幕上打印一段提示信息“XXX is booting…”，其中 XXX 是你给自己的操作系统起的名字，例如 LZJos、Sunix 等（可以上论坛上秀秀谁的 OS 名字最帅，也可以显示一个特色 logo，以表示自己操作系统的与众不同。）

改写 setup.s 主要完成如下功能：

  1. bootsect.s 能完成 setup.s 的载入，并跳转到 setup.s 开始地址执行。而 setup.s 向屏幕输出一行"Now we are in SETUP"。
  2. setup.s 能获取至少一个基本的硬件参数（如内存参数、显卡参数、硬盘参数等），将其存放在内存的特定地址，并输出到屏幕上。
  3. setup.s 不再加载 Linux 内核，保持上述信息显示在屏幕上即可。

在实验报告中回答如下问题：

  1. 有时，继承传统意味着别手蹩脚。x86 计算机为了向下兼容，导致启动过程比较复杂。请找出 x86 计算机启动过程中，被硬件强制，软件必须遵守的两个“多此一举”的步骤（多找几个也无妨），说说它们为什么多此一举，并设计更简洁的替代方案。

2.实验开始

1.改写bootsect.s

使用到int 0x10中断进行屏幕打印,出入参数：

寄存器 参数
AL 显示模式
BH 视频页
BL 属性值（如果AL=0x00或0x01
CX 字符串的长度
DH,DL 屏幕上显示起始位置的行、列值
ES:BP 字符串的段:偏移地址

在屏幕上打印的源码：

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! Print some inane message

   mov	ah,#0x03		! read cursor pos
   xor	bh,bh
   int	0x10
   
   mov	cx,#24
   mov	bx,#0x0007		! page 0, attribute 7 (normal)
   mov	bp,#msg1
   mov	ax,#0x1301		! write string, move cursor
   int	0x10

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msg1:
	.byte 13,10
	.ascii "Loading system ..."
	.byte 13,10,13,10

.org 508
root_dev:
	.word ROOT_DEV
boot_flag:
	.word 0xAA55

我们将源码修改并只保留核心部分

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entry _start
_start:

	mov	ah,#0x03		! read cursor pos
	xor	bh,bh
	int	0x10
	
	mov	cx,#26
	mov	bx,#0x0007		! page 0, attribute 7 (normal)
	mov	bp,#msg1
	mov ax,#0x07c0
	mov es,ax					!
	mov	ax,#0x1301		! write string, move cursor
	int	0x10
my_loop:
	jmp	my_loop				! 死循环


msg1:
	.byte 13,10
	.ascii "LanceOS starting !!!"
	.byte 13,10,13,10

.org 510
boot_flag:
	.word 0xAA55

我们相对于源码进行修改的部分：

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	mov	cx,#26				!这里是因为我们修改了msg1中的ascii码数量，修改为了26
	mov ax,#0x07c0		！因为源码在这之前已经修改了es的值，所以我们去除无关代码后也要给es赋值，es是字符串的段地址
	mov es,ax					！
my_loop:
	jmp	my_loop				! 死循环

msg1:
	.byte 13,10
	.ascii "LanceOS starting !!!"			！修改为要修改的值
	.byte 13,10,13,10
.org 510						！这里是因为我们去除了无关的root_dev: .word ROOT_DEV,又要保证boot_flag:	.word 0xAA55在引导磁盘最后两个字节，所以508修改为510

打印成功

2.改写setup.s

由于我们是重新开始写的bootsect.s，所以我们需要在新的bootsect.s中添加启动setup的代码

添加后的bootsect.s，成功加载setup

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SETUPLEN = 4				! nr of setup-sectors
SETUPSEG = 0x07e0			! 因为我们在新的bootsect中并没有将代码移动到0x90000，所以依旧还是在0x07c0,在0x07c0基础上移动521字节，所以改成0x07e0

entry _start
_start:

	mov	ah,#0x03		! read cursor pos
	xor	bh,bh
	int	0x10
	
	mov	cx,#26
	mov	bx,#0x0007		! page 0, attribute 7 (normal)
	mov	bp,#msg1
	mov ax,#0x07c0
	mov es,ax
	mov	ax,#0x1301		! write string, move cursor
	int	0x10
load_setup:
	mov	dx,#0x0000		! drive 0, head 0
	mov	cx,#0x0002		! sector 2, track 0
	mov	bx,#0x0200		! address = 512, in INITSEG
	mov	ax,#0x0200+SETUPLEN	! service 2, nr of sectors
	int	0x13			! read it
	jnc	ok_load_setup		! ok - continue
	mov	dx,#0x0000
	mov	ax,#0x0000		! reset the diskette
	int	0x13
	j	load_setup

ok_load_setup:
	jmpi	0,SETUPSEG


msg1:
	.byte 13,10
	.ascii "LanceOS starting !!!"
	.byte 13,10,13,10

.org 510
boot_flag:
	.word 0xAA55

新的setup.s，成功打印"Now we are in SETUP"

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entry _start
_start:

	mov	ah,#0x03		! read cursor pos
	xor	bh,bh
	int	0x10
	
	mov	cx,#25
	mov	bx,#0x0007		! page 0, attribute 7 (normal)
	mov	bp,#msg2
	mov ax,cs
	mov es,ax
	mov	ax,#0x1301		! write string, move cursor
	int	0x10
	
	
	
my_loop:
	jmp	my_loop				! 死循环


msg2:
	.byte 13,10
	.ascii "Now we are in SETUP"
	.byte 13,10,13,10

.org 510
boot_flag:
	.word 0xAA55

获取硬件参数，并打印到屏幕，这部分代码比较复杂，直接看实验给出的答案吧：

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INITSEG  = 0x9000
entry _start
_start:
! Print "NOW we are in SETUP"
    mov ah,#0x03
    xor bh,bh
    int 0x10
    mov cx,#25
    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 [0],dx
    mov ah,#0x88
    int 0x15
    mov [2],ax
    mov ax,#0x0000
    mov ds,ax
    lds si,[4*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,#18
    mov bx,#0x0007
    mov bp,#msg_cursor
    mov ax,#0x1301
    int 0x10
    mov dx,[0]
    call    print_hex
! Memory Size
    mov ah,#0x03
    xor bh,bh
    int 0x10
    mov cx,#14
    mov bx,#0x0007
    mov bp,#msg_memory
    mov ax,#0x1301
    int 0x10
    mov dx,[2]
    call    print_hex
! Add KB
    mov ah,#0x03
    xor bh,bh
    int 0x10
    mov cx,#2
    mov bx,#0x0007
    mov bp,#msg_kb
    mov ax,#0x1301
    int 0x10
! Cyles
    mov ah,#0x03
    xor bh,bh
    int 0x10
    mov cx,#7
    mov bx,#0x0007
    mov bp,#msg_cyles
    mov ax,#0x1301
    int 0x10
    mov dx,[4]
    call    print_hex
! Heads
    mov ah,#0x03
    xor bh,bh
    int 0x10
    mov cx,#8
    mov bx,#0x0007
    mov bp,#msg_heads
    mov ax,#0x1301
    int 0x10
    mov dx,[6]
    call    print_hex
! Secotrs
    mov ah,#0x03
    xor bh,bh
    int 0x10
    mov cx,#10
    mov bx,#0x0007
    mov bp,#msg_sectors
    mov ax,#0x1301
    int 0x10
    mov dx,[12]
    call    print_hex

inf_loop:
    jmp inf_loop

print_hex:
    mov    cx,#4
print_digit:
    rol    dx,#4
    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 13,10
    .ascii "NOW we are in SETUP"
    .byte 13,10,13,10
msg_cursor:
    .byte 13,10
    .ascii "Cursor position:"
msg_memory:
    .byte 13,10
    .ascii "Memory Size:"
msg_cyles:
    .byte 13,10
    .ascii "Cyls:"
msg_heads:
    .byte 13,10
    .ascii "Heads:"
msg_sectors:
    .byte 13,10
    .ascii "Sectors:"
msg_kb:
    .ascii "KB"

.org 510
boot_flag:
    .word 0xAA55
5.多此一举的操作
  • bootsect代码先加载到0x7c00 ，然后又复制到0x90000处
  • system 代码先加载到0x10000,然后又复制到内存的最开始0处
Updated on 2024-04-11
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