《30天自制操作系统》第2天

1.汇编语言学习与Makefile入门

  ORG   0x7C00 ；指明程序的装载地址  (将程序装到内存哪个起始地址上)

  INT    0x10    ；调用显卡BIOS

  JMP    entry  ;跳到某个地址

  MOV   ax, 0  ;AX=0

  所有的汇编指令都汇编为对应的机器指令，比如：

  ADD CX,0x1234  ；编译为： 81 C1 34 12 

2，计算机是用来计算的，计算的是什么？数据；数据需要一个地方保存、存储他，这个地方在哪？叫什么？存储数据的地方很多，可以统称为存储器。最大的存储器称为硬盘，也称外存储区，他的容量以GB,TB计算（现在的PC配置的硬盘基本是250G以上），他的速度较慢；还有一个叫内存储器，简称内存，（现在的PC配置的内存基本是8G），他的存储速度比硬盘快，他非常重要，因为所有的软件运行后都要保存在其中（我们点击一个exe可执行文件，他就从硬盘复制到了内存中）；还有一个叫寄存器，他的作用就是存储CPU最最常用的数据，他是CPU中的存储电路（相当于机器语言中的变量），他的容量最小，以kB计算，他的速度最快，因为他离CPU最近，所谓的“近水楼台先得月”嘛。其实介于寄存器和内存之间的还有一个叫缓冲存储区，简称缓存，顾名思义，他用于在缓存CPU经常要用的数据。

3，我们把计算机看做一个机器人，CPU就是大脑，寄存器是大脑里的记忆单元，而内存和硬盘对计算机来说，只是一个柜子，一个存储东西（数据）的大柜子，机器人只能进行数据处理，按照人的指令执行。指令已经固化在大脑CPU内部，但数据存储在柜子里，这个柜子分为许多小格，每个小格都编了一个号，第一个小格叫0号，第二个叫1号，以此类推，每个小格存储一个字节。抽象来讲，是一个一维的线性数组。

一个小格是8bit一个字节，2个小格是2个字节，CPU可以操作1个，2个，4个，8个格子，比如AL（1），AX（2），EAX（4），RAX（8）。

对CPU来说，内存和硬盘就是一个（数字）地址而已。显存，IO地址，U盘也是地址，

存取内存比寄存器慢很多，所以编写程序尽量用寄存器存数，而不是内存地址。

4，CPU的记忆单元-寄存器很少，只有几十上百个，每个寄存器都有一个名字，比如AX，BX,CX,DX,SP,BP,DI,DI等等，因为名正则言顺。寄存器只是一个存储单元，他只能存储东西（数据），我们对他所做的所有操作只有存数据在里面，还有从中取出数据。

比如：MOV AX,100 就是把数据100存储在AX寄存器中，MOV SS,AX 就是把AX中的数据取出来，并放到寄存器SS中。

MOV指令具体怎么实现呢？MOV指令对应一个机器指令01码，处理器有一个专门的译码电路逐条把这些01编码翻译为各种控制信号，然后控制其内部的电路完成一个个的运算或者是其它操作。

 在计算机（PC）中，数据和指令存储在一起，因为指令的表现形式也是数据，比如 ADD CX,0x1234  ；编译为： 81 C1 34 12 ，（这叫冯诺依曼结构，指令和数据存储在不同的存储器叫哈佛结构），那CPU怎么知道内存中的内容到底是数据还是指令呢？答案是PC寄存器指向的都是指令，其他的都是数据。如果编程指针跑飞，就是PC指向了数据地址，那软件就会执行错误了（“执行”了数据，“显示”了机器语言）。

  （文中写了PC，PC有两个意思，一个是个人计算机Personal Computer，另一个是CPU的PC寄存器，他存储了下一条要执行的指令的地址。）

寄存器分通用，专用两种，比如CX主要用于计数，BX适合作为计算内存地址的基点。

5. 我们知道随着Intel微处理器（CPU）的更新换代，从808/8088，286,386，奔腾系列，到core2，i7等等，我们的软件可以运行在以上所有的CPU上，这种硬件的向上兼容性是怎么实现的呢？其实很简单，每次把上一次的电路包括即可，因为集成电路发展很快，一单元的空间所能存放的电路以指数级在增长，所以包括以前的电路是很容易实现的。

  而软件为什么能一直兼容？所有的软件最终编译为汇编机器指令，八位机时代，我们用了AL，AH，16位时代我们用AX，BX，32位我们用EAX，EBX，64位用RAX，RBX。

16位程序在32位OS，CPU上运行，只用到EAX的低16位，即AX，高16位就浪费没用，就是这样只用低位的寄存器而已。

6. 网络就是数据交换和通讯，云是海量数据的抽象，云存储是把数据存储在网络上（因为网络存储空间可以看做无限），云计算是分布式计算的更一步发展，是网络（很多计算机）作为一个整体的超大计算机计算，所以速度很快。

7. JMP entry；把PC寄存器指向entry这个地址，从此地址开始执行指令。

  Org 0x7c00 ；JMP 0x7C50；中间是0x50个数据。

方括号[]，表示内存地址，如 MOV BYTE[678],123 ;就是把123存到内存地址678（字节）中。MOV WORD[678],123 把123存到内存地址678，679（字）中。DWORD

MOV BYTE[SI],12 ;把12存到SI所代表的地址中。寄存器指定地址：只有BX，BP，SI，DI等，比如：MOV AL,BYTE[DX ] 是不对的，只能如下：

MOV BX,DX MOV AL,BYTE[SI] 。

 MOV源数据和目的数据必须位数相同，如是MOV AL，[SI] 可省略BYTE。

 CMP AL,0   JE finish     ；if(AL==0){goto finish ;}  ;compare 比较 ，JE ：jump if equal 

INT :interrupt 软件中断指令

8. 电脑中有一个程序，他在电脑主板的ROM中，他预先写入了操作系统开发人员经常会用到的一些程序，非常方便。他是一个函数（库）的集合，而INT就是用来调用这些函数的指令。INT的后面是数字，使用不同的数字可以调用不同的函数。比如：INT 0x10调用16号指令，他的作用是控制显卡。这个程序的名字叫BIOS。

电脑启动后，CPU把BIOS程序调入内存某个地址（0xf0000）。

HLT：halt，CPU睡眠停止，等待动作。

9.0x7C00 - 0x7DFF ：启动区内容的装载地址。512字节，这个地址是IBM和Intel规定的，已经不能更改。----开机启动程序地址

一些内存地址是不能（由应用程序）读写使用的，比如OS，BIOS，库文件的地址。*（int *）0x0000 = 100;我们这样用C指针访问地址0就会出现错误（操作系统保护）。

编写操作系统的时候需要注意某些内存不能由应用程序访问，

Ipl.nas  :intial program loader 512字节的启动程序加载器

10.Makefile入门---一个聪明的批处理文件

 ipl.bin : ipl.nas Makefile

../z_tools/nask.exe ipl.nas ipl.bin ipl.lst

Make ipl.bin;寻找后面两个依赖文件，执行汇编生成目标文件

clean : -del ipl.bin -del ipl.lst ；删除生成两个文件

2013-12-22