《一个操作系统的实现》读书笔记-- 第一章--最小的“操作系统”

一、最简单的“操作系统”

最最简单的“操作系统”就是一个最最简单的引导扇区(Boot Sector)。虽然它不具有任何功能，但是它却能够直接在裸机上运行，不依赖其他软件。一个引导扇区是512个字节，并且以0xAA55为结束标识的扇区。下面就是那个最最简单的引导扇区。

org 07C00h                   		; 告诉编译器程序加载到07C00处
       mov ax, cs
       mov ds, ax
       mov es, ax
       call DispStr                    	; 调用显示字符串例程
       jmp $              		; 无限循环
DispStr:
       mov ax, BootMessage
       mov bp, ax                    	; es:bp = 串地址
       mov cx, 16                    	; cx = 串长度
       mov ax, 01301h            	; ah = 13, al = 01h
       mov bx, 000Ch              	; 页号为0(bh = 0) 黑底红字 (bl = 0Ch,高亮)
       mov dl, 0
       int 10h                          ; 10h号中断
       ret
BootMessage:  db "Hello,OS world!"
times 510-($-$$)   db   0            	; 填充剩下的空间，使生成的二进制代码恰好为512字节
dw 0xaa55                               ; 结束标志

1、org 07C00h

org伪指令： org + 数值表达式

其中，org是操作码，不可省略。数值表达式给出偏移地址值，即org语句后的指令或数据以数值表达式给出的值作为起始的偏移地址。数值表达式必须是一个可计算得到的正整数，数值范围在0～65535之间。

org伪指令用来指出其后的程序段或数据块存放的起始地址的偏移量。汇编程序汇编时把语句中表达式的值作为起始地址，连续存放org语句之后的程序和数据，直到出现一个新的org指令。若省略org语句，则从本段起始地址开始连续存放。

在大多数情况下，不需要用org语句设置位置指针。由于段定义语句是段的起点，它的偏移地址为0000H，以后每分配一个字节，位置指针自动加1，所以每条指令都有确定的偏移地址。只有程序要求改变这个位置指针时，才需要安排org语句。通常org语句可以出现在程序中任何位置上。   

org示例：

在数据段中依次定义以下变量，由于此时没有使用org语句，则变量word1的偏移地址为0。
word1 DW  1234h
byte1  DB   56h
word2 DW  abcdh
其在数据段中word1，byte1，word2的存储位置如下图所示(采用小端存储，按单字节对齐)。

在数据段中依次定义以下变量，由于此时使用org语句，则变量word1的偏移地址为1。
org 0001h
word1 DW  1234h
byte1  DB   56h
word2 DW  abcdh
其在数据段中word1，byte1，word2的存储位置如下图所示(采用小端存储，按单字节对齐)。

我们知道编译器本身在汇编时对指令的地址计算是相对地址，而对于引导扇区，是按绝对地址执行，那么对于用相对地址编译的执行码就要换算成绝对地址。一般而言，“真实开始执行的引导扇区”都会固定装载到07C00h处。

由于编译器在编译时的地址是从第一行开始用0000h开始相对计算的，而且我们要写的是“引导扇区”程序，所以我们要将下面的代码加载到地址07C00h处，所以我们需要org 07C00h，通过该伪指令，将代码和数据加载到07C00h地址。

2、jmp $

$被称为当前位置计数器

在汇编程序对源程序进行汇编的过程中，使用地址计数器来保证当前正在汇编的指令地址。地址计数器值可用“$”来表示，汇编语言也允许用户直接用“$”来引用地址计数器的当前值，因此，org $＋5可表示从当前地址开始跳过5个字节存储单元，在指令和伪指令中，也可直接用“$”表示地址计数器的当前值。故jmp $进入了一个无限循环。

3、int  10h

int  10H号中断

int 10H 是由BIOS 对屏幕及显示器所提供的服务程序。使用int 10H 中断服务程序时，先指定 AH 寄存器为下表编号其中之一，该编号表示欲调用的功用，而其他寄存器的详细说明，参考表后文字，当一切设定好之后再调用 int 10H。

在这里我们只详细讲解本程序中的10号中断。由于ah=13，故调用编号为13的功能：即显示字符串。其中ES:BP=串地址，CX=串长度 ，AH=13，当AL=01h时，光标会跟随显示移动。BH为页号，BH=0表示页号为0，BL=0CH，表示属性，即黑底红字高亮。因此在调用10号中断之前，无非就是对各个寄存器进行初始化。

关于10号中断的其他信息，请参考 http://blog.csdn.net/yes_life/article/details/6778834

4、times 510-($-$$)  db  0

times：重复指令或数据

times前缀引起指令被汇编多次。其中$$表示是该程序的初始代码段的地址，故该指令将会被执行510-($-$$)次。也就是用0来填充剩下的空间，达到510字节。

二、如何运行该“操作系统”

1、环境准备

（1）计算机操作系统（Windows）
（2）虚拟机（VMware）
（3）汇编编译器（NASM）
（3）软盘（虚拟软盘RamDiskNT）
（4）rawrite.exe/本书光盘自带OS/Tools/FloppyWriter，负责将程序写入到软盘。

2、编译boot.asm

将上述代码文件命名为boot.asm，然后使用nasm命令编译该文件。
nasm boot.asm –o boot.bin

3、虚拟软盘A

点击Start之后，查看“我的电脑”里是否有虚拟软盘A，如果没有，重启。

4、将boot.bin写入到软盘A

点击Enter。（注意boot.bin与Rawrite.ext在同一文件目录下）。

5、创建虚拟机

安装VMware，在VMware创建一个虚拟机，命名为Tinix，并设置系统引导盘为软盘A。

启动该系统，得出结果图为：

三、本操作系统启动流程

打开计算机电源；加电自检(POST)；寻找启动盘，该系统设置从软盘启动，计算机检查软盘的0面0磁道1扇区，如果发现它以0xAA55结束，则BIOS会认为它是一个引导扇区；BIOS将该512字节扇区内容加载到内存地址0000:7c00；跳转到0000:7C00出将控制权交给这段引导代码。到此为止，计算机不再由BIOS中固有的程序来控制，而变成由操作系统的一部分来控制。

上述工具下载地址 http://download.csdn.net/detail/zgh1988/6922887

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