第二载、第一个操作系统程序，"Hello OS" 尝鲜

《彖》曰：屯，刚柔始交而难生。《易经》的屯挂，讲述的是万物始生，充满艰难险阻，然而顺时应运，必欣欣向荣，故屯挂也叫做始生之挂。

 任何事物，都必须经历一个艰难的开始，方有可能守得云开见月明，当然操作系统学习也不例外。
        学编程逃不过的真香定律：一个程序永远是打印一行"Hello Word"，那么这章节，我们也来编写一个可独立运行于x86架构的程序(注意，这里是脱离操作系统的)。

在上一篇我们说了，BIOS会加载启动介质中的主引导程序，主引导程序是一个由汇编语言完成的软件，并且存储在启动介质的前512字节处，入口地址为0x7C00，以0x55AA结束。主引导程序的入口地址0x7C00类比到C语言中，就是main函数入口，对应关系可参考下图：

 本章节要实现的就是一个简单的主引导程序，功能为运行后在屏幕上打印字符串"Hello OS"。

编写这个汇编程序有如下几个点需要注意：
一、打印相关设置
       1、bx寄存器固定设置为0x0F (mov bx, 0x0F)
       2、ah寄存器固定设置为0x0E (mov ah, 0x0E)
       3、al寄存器设置要打印的字符 (mov al, '要打印的字符')
       4、使用 int 0x10指令触发0x10号中断，使得al寄存器的值在屏幕上显示

一下是类比C语言中的打印

二、其他汇编贴士
       1、hlt：程序进入睡眠状态的指令
       2、标签：一段指令代码的起始地址，类似C语言的标签
       3、&：表示当前指令的地址    && ：表示当前汇编段的起始地址

有了以上两点的基础知识，下边就来编写这个主引导程序，文件名为boot.asm，启动时在屏幕上打印字符串"Hello OS"

org 0x7c00 ;指定起始地址为0x7c00

start:   ;关键寄存器清零
    mov ax, cs
    mov ss, ax
    mov ds, ax
    mov es, ax

    mov si, msg  ;将msg地址放入si寄存器中

print:
    mov al, [si]   ;取si寄存器中的一个字节数据
    add si, 1
    cmp al, 0x00   ;比较al是否到达信息尾
    je last        ;al值等于0x00,则跳到last标签
    mov ah, 0x0e   ;设置打印参数
    mov bx, 0x0f
    int 0x10   ;调用中断，打印字符
    jmp print  

last:
    hlt
    jmp last

msg:
    db 0x0a, 0x0a   ;定义换行符
    db "Hello OS!"  ;定义要打印的字符串
    db 0x0a, 0x0a
    times 510 - ($-$$) db 0x00  ;times 510 - ($-$$)为0占位符，确保启动程序为512字节
    db 0x55, 0xaa

上述代码就是一段简单的主引导程序，占用512字节，对于一些汇编指令，如定义数据指令 db、跳转指令jmp、比较指令cmp等，可自行查x86汇编，这里不再详解。

主引导程序boot.asm已经写好了，前边说了，主引导程序存储在启动介质的前512字节处，下边需要解决的问题就是：
        1、使用什么启动介质？
              答：启动介质这里通过bximage工具创建虚拟软盘 a.img
                     bximage a.img -q -fd -size=1.44

        2、如何编译这段汇编代码，并将其存入启动介质的前512字节处？
              答：A、使用nasm编译器将boot.asm汇编源码编译成二进制机器码
                            nasm指令：nasm boot.asm -o boot.bin
                     B、使用dd命令将编译生成的二进制机器码写入虚拟软盘a.img的起始位置
                           dd指令：dd if=boot.bin of=a.img bs=512 count=1 conv=notrunc
                                          参数 if：输入文件，这里即为编译后的二进制机器码文件boot.bin
                                                 of：输出文件，这里即为创建的虚拟软盘a.img
                                                 bs：每次操作的块大小，这里为512字节
                                                 count：每次操作的块数量，这里为1
                                                 conv：notrunc表示无间隙写入

            C、在虚拟机中将虚拟软盘a.img作为启动盘执行
                将a.img拷贝到windows路径下
       

      创建一个新的虚拟机
     
              选择典型即可

               这里选"稍后安装操作系统"，因为我们要使用a.img作为启动盘

              操作系统选其他
      
              给虚拟机起个名字，并选择保存位置

               设置磁盘大小

              对新建的虚拟机进行设置

               软盘选择a.img

               运行设置好的虚拟机，此时操作系统MyOS的启动介质为a.img

,
                BIOS执行后加载运行启动介质a.img前512的主引导程序，我们的实现为打印字符串"Hello OS!"

到此为止，尝鲜版 “Hello OS” 编写并运行完成。

总结
        1、主引导程序大小不可超过512字节
        2、主引导程序需要使用汇编语言开发
        3、主引导程序中可以通过BIOS中断使用硬件功能(文章中我们使用了0x10号中断打印字符串)
        4、主引导程序运行于实模式(地址都是实际的物理地址)

 

 

学自 --《狄泰软件学院》- 门徒操作系统