技术实验：系统启动过程

使用的软件与环境：

1、Intel CPU

2、Windows XP

3、NSAM－2.09RC1

4、VMWare 6.5

启动过程概述：

电脑启动时首先运行的是 BIOS 中的固化代码，比如：上电自检等。如果这部分代码没有问题，BIOS 就会按照去寻找启动设备（软盘、硬盘、光驱等），设备的寻找顺序是由用户在 BIOS 中定义的。这块有个小问题，如何判断一个设备是启动设备？在安装系统时，我们将系统盘放入光驱，可以进行引导，但不是每张光盘都可以引导系统。BIOS 判断一个设备是否具有引导功能的依据是：设备的第 1 Sector 的最后两个字节是 0xAA55；如果满足上述条件 BIOS 就会将第一个 Sector 内的数据（512K）加载到内存的 0x7C00，然后从这个位置开始执行。注意：这是还是在 16 位的实模式下。

电脑上电后控制权的转移顺序为：BIOS –>0x7C00 处代码。

上面描述的 BIOS 定义的一种机制，我没有去寻找具体的原因，感兴趣的同学可以 Google 下原因。

 

Hello Word：

在了解了上述过程后我们来写一段小的汇编程序（floppy.asm）：

	[BITS 16];指定位模式
	[ORG 0x7C00];指定加载的起始地址
	
	;定义一个字符串
	MsgString db 'Hello World!', 13, 10, 0
	
	;无条件跳转
	JMP _start
	
_start:
	;将 AX 清零
	XOR AX, AX
	;将 DS 清零，下面要用到 SI，SI 寻址的基址为 DS
	MOV DS, AX
	;将字符串的起始地址加载到 SI 中便于后面循环输出
	MOV SI, MsgString
	CALL next_character
	JMP $

;调用 BIOS 中断进行字符输出，中断就相当于 Windows 的 API，参数放在寄存器中，关于中断调用的具体信息可以查阅相关文档，BIOS 中断号：0x10
PrintCharacter:
	MOV AH, 0x0E
	MOV BH, 0x00
	MOV BL, 0x07
	INT 0x10
	RET

PrintString:

	next_character:
		;SI 类似于 C 中的指针，[SI] 类似于 *SI
		MOV AL, [SI]
		INC SI
		;或运算，影响 0 标志位，或运算的结果为假的条件是：两个操作数都为 0，此处是为了判断是否到了字符串结尾
		OR AL, AL
		JZ exit_function
		CALL PrintCharacter
		JMP next_character
		
	exit_function:
		RET
;填充其它空间，$ 代表当前位置的偏移量 $$代表程序起始位置的偏移量，510 + 0xAA + 0x55 = 512
TIMES 510 - ($ - $$) db 0
DW 0xAA55

然后用 NASM 编译上述程序：

nasm floppy.asm -f bin -o floppy.img

PS:

为了便于 NASM 的使用我是这样设置的：

创建一个启动 NASM 的批处理文件：

d:
cd D:/nasm-2.09rc1
PATH=PATH;D:/nasm-2.09rc1
cls

然后仿照 VS 命令行的启动方式启动它：

创建一个快捷方式，目标为：C:/WINDOWS/system32/cmd.exe /E:ON /K D:/nasm-2.09rc1/setup.bat，起始位置为：D:/nasm-2.09rc1

 

在 VMWare 中使用程序：

创建一个 DOS 虚拟机：

1、开始新建虚拟机向导：

2、暂不安装系统：

3、选择其它系统：

4、设置名称与选择存储位置：

5、将硬盘的大小修改为最少：

 

 

6、在这个界面上点击配置硬件：

7、卸载掉光驱：

8、 加载软驱（指定从镜像文件加载，选择上面生成的 floppy.img）：

 

9、卸载网络：

10、卸载声卡：

11、虚拟机配置结果：

12、启动引导程序运行结果：

进一步：

如果想进一步做实验的话，可以试着用 BIOS 中断，将引导程序写入硬盘，然后用硬盘启动输出 “Hello World！”