【日拱一卒行而不辍20220919】自制操作系统
打开A20地址线-初次运行
参照《ORANGE’S：一个操作系统的实现》
以下是pm.inc
1 DA_32 EQU 4000h ; 32 位段
2
3 DA_DPL0 EQU 00h ; DPL = 0
4 DA_DPL1 EQU 20h ; DPL = 1
5 DA_DPL2 EQU 40h ; DPL = 2
6 DA_DPL3 EQU 60h ; DPL = 3
7
8 ; 存储段描述符类型
9 DA_DR EQU 90h ; 存在的只读数据段类型值
10 DA_DRW EQU 92h ; 存在的可读写数据段属性值
11 DA_DRWA EQU 93h ; 存在的已访问可读写数据段类型值
12 DA_C EQU 98h ; 存在的只执行代码段属性值
13 DA_CR EQU 9Ah ; 存在的可执行可读代码段属性值
14 DA_CCO EQU 9Ch ; 存在的只执行一致代码段属性值
15 DA_CCOR EQU 9Eh ; 存在的可执行可读一致代码段属性值
16
17 ; 系统段描述符类型
18 DA_LDT EQU 82h ; 局部描述符表段类型值
19 DA_TaskGate EQU 85h ; 任务门类型值
20 DA_386TSS EQU 89h ; 可用 386 任务状态段类型值
21 DA_386CGate EQU 8Ch ; 386 调用门类型值
22 DA_386IGate EQU 8Eh ; 386 中断门类型值
23 DA_386TGate EQU 8Fh ; 386 陷阱门类型值
24
25 SA_RPL0 EQU 0 ; ┓
26 SA_RPL1 EQU 1 ; ┣ RPL
27 SA_RPL2 EQU 2 ; ┃
28 SA_RPL3 EQU 3 ; ┛
29
30 SA_TIG EQU 0 ; ┓TI
31 SA_TIL EQU 4 ; ┛
32
33 %macro Descriptor 3
34 dw %2 & 0FFFFh ; 段界限1
35 dw %1 & 0FFFFh ; 段基址1
36 db (%1 >> 16) & 0FFh ; 段基址2
37 dw ((%2 >> 8) & 0F00h) | (%3 & 0F0FFh) ; 属性1 + 段界限2 + 属性2
38 db (%1 >> 24) & 0FFh ; 段基址3
39 %endmacro ; 共 8 字节
40 ;
41 ; 门
42 ; usage: Gate Selector, Offset, DCount, Attr
43 ; Selector: dw
44 ; Offset: dd
45 ; DCount: db
46 ; Attr: db
47 %macro Gate 4
48 dw (%2 & 0FFFFh) ; 偏移1
49 dw %1 ; 选择子
50 dw (%3 & 1Fh) | ((%4 << 8) & 0FF00h) ; 属性
51 dw ((%2 >> 16) & 0FFFFh) ; 偏移2
52 %endmacro ; 共 8 字节以下是pmtest1.S
1 ; ==========================================
2 ; pmtest1.asm
3 ; 编译方法：nasm pmtest1.asm -o pmtest1.bin
4 ; ==========================================
5
6 %include "pm.inc" ; 常量, 宏, 以及一些说明
7
8 org 07c00h
9 jmp LABEL_BEGIN
10
11 [SECTION .gdt]
12 ; GDT
13 ; 段基址, 段界限 , 属性
14 LABEL_GDT: Descriptor 0, 0, 0 ; 空描述符
15 LABEL_DESC_CODE32: Descriptor 0, SegCode32Len - 1, DA_C + DA_32; 非一致代码段
16 LABEL_DESC_VIDEO: Descriptor 0B8000h, 0ffffh, DA_DRW ; 显存首地址
17 ; GDT 结束
18
19 GdtLen equ $ - LABEL_GDT ; GDT长度
20 GdtPtr dw GdtLen - 1 ; GDT界限
21 dd 0 ; GDT基地址
22
23 ; GDT 选择子
24 SelectorCode32 equ LABEL_DESC_CODE32 - LABEL_GDT
25 SelectorVideo equ LABEL_DESC_VIDEO - LABEL_GDT
26 ; END of [SECTION .gdt]
27
28 [SECTION .s16]
29 [BITS 16]
30 LABEL_BEGIN:
31 mov ax, cs
32 mov ds, ax
33 mov es, ax
34 mov ss, ax
35 mov sp, 0100h
36
37 ; 初始化 32 位代码段描述符
38 xor eax, eax
39 mov ax, cs
40 shl eax, 4
41 add eax, LABEL_SEG_CODE32
42 mov word [LABEL_DESC_CODE32 + 2], ax
43 shr eax, 16
44 mov byte [LABEL_DESC_CODE32 + 4], al
45 mov byte [LABEL_DESC_CODE32 + 7], ah
46
47 ; 为加载 GDTR 作准备
48 xor eax, eax
49 mov ax, ds
50 shl eax, 4
51 add eax, LABEL_GDT ; eax <- gdt 基地址
52 mov dword [GdtPtr + 2], eax ; [GdtPtr + 2] <- gdt 基地址
53
54 ; 加载 GDTR
55 lgdt [GdtPtr]
56
57 ; 关中断
58 cli
59
60 ; 打开地址线A20
61 in al, 92h
62 or al, 00000010b
63 out 92h, al
64
65 ; 准备切换到保护模式
66 mov eax, cr0
67 or eax, 1
68 mov cr0, eax
69
70 ; 真正进入保护模式
71 jmp dword SelectorCode32:0 ; 执行这一句会把 SelectorCode32 装入 cs,
72 ; 并跳转到 Code32Selector:0 处
73 ; END of [SECTION .s16]
74
75
76 [SECTION .s32]; 32 位代码段. 由实模式跳入.
77 [BITS 32]
78
79 LABEL_SEG_CODE32:
80 mov ax, SelectorVideo
81 mov gs, ax ; 视频段选择子(目的)
82
83 mov edi, (80 * 11 + 79) * 2 ; 屏幕第 11 行, 第 79 列。
84 mov ah, 0Ch ; 0000: 黑底 1100: 红字
85 mov al, 'P'
86 mov [gs:edi], ax
87
88 ; 到此停止
89 jmp $
90
91 SegCode32Len equ $ - LABEL_SEG_CODE32
92 ; END of [SECTION .s32]
93
执行之后效果如下No bootable device.
初步分析认为是初次接触此类代码，没有理解关键变量的含义，囫囵运行之后无法达到预期目的。
详细分析
第一感觉是以下的标签代码怎么不见了？
dw 0xaa55 ; boot record signature查看对应的os.raw二进制文件，也不足512字节
正常的第一扇区应该是标准的512字节，如第一章的最简单OS的二进制内容如下
再次测试
经过对第一扇区的补齐之后，奇迹般地，显示出了书中预想的红色的P
补齐后的pmtest2.S文件如下
; ==========================================
; pmtest1.asm
; 编译方法：nasm pmtest1.asm -o pmtest1.bin
; ==========================================
%include "pm.inc" ; 常量, 宏, 以及一些说明
org 07c00h
jmp LABEL_BEGIN
[SECTION .gdt]
; GDT
; 段基址, 段界限 , 属性
LABEL_GDT: Descriptor 0, 0, 0 ; 空描述符
LABEL_DESC_CODE32: Descriptor 0, SegCode32Len - 1, DA_C + DA_32; 非一致代码段
LABEL_DESC_VIDEO: Descriptor 0B8000h, 0ffffh, DA_DRW ; 显存首地址
; GDT 结束
GdtLen equ $ - LABEL_GDT ; GDT长度
GdtPtr dw GdtLen - 1 ; GDT界限
dd 0 ; GDT基地址
; GDT 选择子
SelectorCode32 equ LABEL_DESC_CODE32 - LABEL_GDT
SelectorVideo equ LABEL_DESC_VIDEO - LABEL_GDT
; END of [SECTION .gdt]
[SECTION .s16]
[BITS 16]
LABEL_BEGIN:
mov ax, cs
mov ds, ax
mov es, ax
mov ss, ax
mov sp, 0100h
; 初始化 32 位代码段描述符
xor eax, eax
mov ax, cs
shl eax, 4
add eax, LABEL_SEG_CODE32
mov word [LABEL_DESC_CODE32 + 2], ax
shr eax, 16
mov byte [LABEL_DESC_CODE32 + 4], al
mov byte [LABEL_DESC_CODE32 + 7], ah
; 为加载 GDTR 作准备
xor eax, eax
mov ax, ds
shl eax, 4
add eax, LABEL_GDT ; eax <- gdt 基地址
mov dword [GdtPtr + 2], eax ; [GdtPtr + 2] <- gdt 基地址
; 加载 GDTR
lgdt [GdtPtr]
; 关中断
cli
; 打开地址线A20
in al, 92h
or al, 00000010b
out 92h, al
; 准备切换到保护模式
mov eax, cr0
or eax, 1
mov cr0, eax
; 真正进入保护模式
jmp dword SelectorCode32:0 ; 执行这一句会把 SelectorCode32 装入 cs,
; 并跳转到 Code32Selector:0 处
; END of [SECTION .s16]
[SECTION .s32]; 32 位代码段. 由实模式跳入.
[BITS 32]
LABEL_SEG_CODE32:
mov ax, SelectorVideo
mov gs, ax ; 视频段选择子(目的)
mov edi, (80 * 11 + 79) * 2 ; 屏幕第 11 行, 第 79 列。
mov ah, 0Ch ; 0000: 黑底 1100: 红字
mov al, 'P'
mov [gs:edi], ax
; 到此停止
jmp $
times 22 db 0
times 64 db 0
times 64 db 0
times 64 db 0
times 64 db 0
times 83 db 0
dw 0xaa55
SegCode32Len equ $ - LABEL_SEG_CODE32
; END of [SECTION .s32]补齐后的二进制文件如下
