从你的u盘启动：30天自制操作系统第四天u盘启动学习笔记

暑假学习小日本的那本书：30天自制操作系统

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developing environment：ubuntu

 

关于u盘启动自己做的操作系统的原因：

       我想大部分分的学习者和写Os的人都有这样的想法，为什么现在大部分的教程都是拿软盘来说做仿真，我们的电脑上面也没有软盘，搞来搞去的系统，到头来只能仿真，没有什么意思。能在真机上跑跑自己写的系统才是有意思的事情。当然，这也是我自己的想法。

        想在真机上跑，就需要一台slave机（另一台做实验的电脑），这有点交叉编译的感觉了。如果在slave上有硬盘，可以把我们开发的系统写到slave机的硬盘上，但是这样很麻烦，每次改个程序，想看效果，都需要把程序搞到slave机的硬盘上，这样也不太实际。所以这样想来，真正开发操作系统的工程师应该还在用仿真器，因为这样快，只有到了一个操作系统有实质变化的时间，工程师才会把开发的操作系统写到slave机的硬盘上，然后进行真机测试。而且为了保证可以直接把开发的操作系统文件直接复制到硬盘上，硬盘上面应该早就有grub这样的bootloader,直接指定我们操作系统的文件在哪里，就可以启动了。这里我也想了想，我们30天的开发的操作系统，能不能用grub来复制到内存，然后启动。但是这是后面的研究。也就是把grub写到u盘上，然后在slave机上插好u盘，读取我们写的操作系统的文件到内存，然后运行就可以了。把搬运操作系统的工作交给了grub这样的bootloader，开发操作系统的人员就可以考虑操作系统是如何被引导到内存的。所以现在的操作系统文件如elf文件，中就包含自己的代码要在内存的哪里运行的地址。grub读取到这个内核要在哪里运行，然后把代码部分copy到指定的ram地址就可以了。

       对于我们只是学习和玩，把开发的操作系统内核写到slave机的硬盘上，显然是不太可能的，除非你家有一台完全闲置的机器。这样才能可能让你随便玩弄，包含硬盘在内。所以我们需要从u盘启动30天自制操作系统的代码，在真机上跑起来完全是自己写的代码，感觉是不一样的。一个字，爽。花了一天的时间，查资料，带猜测的对u盘的读取做了一些实验。终于把第四天的代码修改的可以从u盘启动了。在开发，学习的过程中，深感ubuntu的强大好用。

下面是从u盘启动真机运行的图片：

下面大体讲解一下从u盘启动的研究过程。

1：大家都知道要从u盘启动，就是怎么读U盘，其实和读软盘差不多，还是用int0x13中断来读u盘，只是此时的dl寄存器代表的 驱动器号有所不同。

    但是我们怎么知道我们的电脑从u盘启动时，dl＝多少呢，因为u盘是后于floppy出现的产生，所以老的bios机器是不支持从u盘启动的。u盘是模拟成从硬盘或是软盘启动。

   但是有一种方法可以从u盘启动时，知道你的dl=??，因为当你把bios设置成u盘启动时，u盘的前512字节就复制到0x7c00外了，注意好好理解这里，bios把u盘的前512字节复制到内存，所以当bios把控制权刚交给0x7c00处代码时，dl中的值是一个有效的值，就是我们需要知道的值， 从u盘启动的驱动器号。所以我写了个512字节的程序，用来显示寄存器的数值到显示器，当从u盘启动时，这512字节的程序被bios加载到内存后，我马上将dx的值显示到screen。这样一来我们就知道了dl是多少了。后来想想，也没有必要显示dl，只要保存到内存中就行了，读取u盘后面扇区时，再从内存读到dl.

2:还有一点，也是非常重要的一点，我们知道软盘的大小的组织方式： 80cylinders x 2heads x 18sectors x 512 bytes

 但是我们u盘随便一个就比软盘容量大不少，但是u盘也是用chs来寻找扇区的。所以我们要知道我们自己的u盘有有多少个cylinders,heads,sectors x512bytes

还是利用bios提供的一个中断，可以将我们u盘有多少个cyliners and heads and sectors显示出来，这个中断服务程序是 int 0x13 /ah=0x08 ，如果你要读u盘的容量组织情况

dl 赋值第一步得到的值。然后调用int 0x13就行了。关于u盘的chs的值都保存在寄存器中，所以我写的显示寄存器的程序又起作用了。调用了int 0x13 /ah=0x08之后，就可以根据寄存器的值算出你的u盘的chs了。

我的u盘的信息如图：   从下图可以看到，我们主要关心cx,dx寄存器，u盘的chs信息就在这两个寄存器了。

得到了u盘的chs,得到了读u盘的dl号，把u盘上的想要的内容读到内存就不是什么难事了。在30天的代码中小做修改就可以了，下面是我修改的部分，其它部分基本没有变。

 

push dx

mov si,msg  ;helloworld
call puts

mov si,cpmsg ;start copying to sdram
call puts



	mov ax,0x0800
	mov es,ax
	pop dx
	
	mov ch,0
	mov dh,0
	mov cl,1

readloop
	mov si,0
retry:

	mov bx,0

	call cp2ram
 	jnc next   ;copy sucessfully

	add si,1   ;copy failed
	cmp si,5
	jae error

	mov ah,0x00      ;reset disk
	;mov dl,0x00    ;bootfrom floppy
	;mov  dl,0x80    ;bootfrom usb
	int 0x13
	jmp retry

next:
	mov ax,es
	add ax,0x0020
	mov es,ax

	add cl,1 ;sector++
	cmp cl,63
	jbe readloop
	
	mov cl,1 ;sector 是从扇区１形始
	add dh,1   ;head++
	cmp dh,61
	jb  readloop

	;mov dh,0
	;add ch,1  ;cylinder++
	;cmp ch,CYLS  ;这里用了一个宏定义
	;jb readloop	
	mov [0x0ff0],ch ;把10cylineder保存到内存0x0ff0位置处
	jmp ok
	

可以看到：
因为我的u盘是1014cylinders x 60heads x63sectors x512bytes,所以主要是把cl, dh,这些值改了下，然后把生成的镜像dd到U盘上就可以了，享受自己动手的乐趣吧。

 

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