自己动手写操作系统

标题: 自己动手写操作系统

来源:不详 作者:不详 日期:2004-04-13

  自己动手写操作系统

 

 

 

  有人可能担心自己既没有学过计算机原理，也没有学过操作系统原理，更不懂汇编语言，对C语言也一知半解，能写操作系统吗？答案是没问题。我将带大家一步一步完成自己的操作系统。当然如果学一学上述内容再好不过。& nbsp;

 

  首先要明确处理器(也就是CPU)控制着计算机。对PC而言，启动的时候，CPU都处在实模式状态，相当于只是一个Intel 

  8086处理器。也就是说，即使你现在拥有一个奔腾处理器，它的功能也只能是8086级别。从这一点上来讲，可以使用一些软件把处理器转换到著名的保护模式。只有这样，我们才可以充分利用处理器的强大功能。 

 

 

  编写操作系统开始是对BIOS控制，取出存储在ROM里的程序。BIOS 是用来执行POST(Power On Self 

  Test，自检)的。自检是检查计算机的完整性(比如外设是否工作正常、键盘是否连接等)。这一切完成以后，你就会听到PC喇叭发出一声清脆的响声。如果一切正常，BIOS就会选择一个启动设备，并且读取该设备的第一扇区(即启动扇区)，然后控制过程就会转移到指定位置。启动设备可能是一个软盘、光盘、硬盘，或者其它所选择的设备。在此我们把软盘作为启动设备。如果我们已经在软盘的启动扇区里写了一些代码，这时它就被执行。因此，我们的目的很明确，就是往软盘的启动扇区写一些程序。 

 

 

  首先使用8086汇编来写一个小程序，然后将其拷贝至软盘的启动扇区。为了实现拷贝，要写一个C程序。最后，使用软盘启动计算机。 

 

 

  需要的工具 

 

 

  ● as86：这是一个汇编程序，它负责把写的代码转换成目标文件。 

 

  ● ld86：这是一个连接器，as86产生的目标代码由它来转换成真正的机器语言。机器语言是8086能够解读的形式。 

 

  ● GCC：著名的C编程器。因为我们需要写一个C程序将自己的OS 转移到软盘中。 

 

  ● 一张空软盘：它用于存储编写的操作系统，也是启动设备。 

 

  ● 一台装有Linux的计算机：这台机器可以很旧，386、486都可以。 

 

  在大部分标准Linux发行版中都会带有as86和ld86。在我使用的Red Hat 

  7.3中就包含有这两个工具，并且在默认的情况下，它已经安装在机器里。如果使用的Linux没有这两个工具，可以从网上下载(http://www.cix.co .uk/~mayday/)，这两个工具都包含在一个名为bin86的软件包中。此外，有关的文档也可以在网上获得(www.linux.org/docs/ldp/howto/Assembly-HOWTO/as86.h tml)。 

 

 

 

  开始工作 

 

 

  使用一个你喜欢的编辑器输入以下内容： 

 

  entry start 

  start: 

  mov ax,#0xb800 

  mov es,ax 

  seg es 

  mov [0],#0x41 

  seg es 

  mov [1],#0x1f 

  loop1: jmp loop1 

 

 

  这是as86可以读懂的一段汇编程序。第一个句子指明了程序的入口点，声明整个过程从start处开始。第二行指明了start的位置，说明整个程序要从start处开始执行。0xb800是显存的开始地址。#表明其后是一个立即数。执行语句： 

 

 

  mov ax,#oxb800 

 

 

  ax寄存器的值就变为0xb800，这就是显存的地址。下面再将这个值移至es寄存器，es是附加段寄存器。请记住8086有一个分段的体系结构。它的各段寄存器为代码段、数据段、堆栈段和附加段，对应的寄存器名称分别为cs、d s、ss和es。事实上，我们把显存地址送入了附加段，因此，任何送入附加段的东西都会被送到显存中。 

 

 

  要在屏幕上显示字符，就需要向显存中写两个字节。前一个是所要显示字符的ASCⅡ值，第二个字节表示该字符的属性。属性包括字符的前景色、背景色及是否闪烁等等。seg 

  es指明下一个将要执行的指令是指向es段的。所以，我们把值0x41(在ASCⅡ中表示的字符是A)送到显存的第一个字节中。接下来要把字符的属性送到下一个字节当中。在此输入的是0x1f，该属性指的是在蓝色背景下显示白色的字符。因此，如果执行这个程序，就可以在屏幕上得到显示在蓝底上的一个白色的A。接着是一个循环。因为在执行完显示字符的任务后，要么让程序结束，要么使用一个循环使其永远运行下去。把该文件命名为boot.s，然后存盘。 

 

 

  此处显存的概念说得不是很清楚，有必要进一步解释一下。假设屏幕由80列×25行组成，那么第一行就需要160字节，其中一个字节用于表示字符，另外一个字节用于表示字符的属性。如果要在第三行显示某一字符的话，就要跳过显存的第0和1字节(它们是用于显示第1列的)，第2和3字节(它们是用于显示第2列的)，然后把需要显示字符的ASCⅡ码值入第4字节，把字符的属性写入第5字节。 

 

 

 

  把程序写至启动扇区 

 

 

  下面写一个C程序，把我的操作系统写入软盘第一扇区。程序内容如下： 

 

  #include 〈sys/types.h〉 /* unistd.h 需要这个文件 */ 

  #include 〈unistd.h〉 /* 包含有read和write函数 */ 

  #include 〈fcntl.h〉 

  int main() 

  { 

  char boot_buf[512]; 

  int floppy_desc, file_desc; 

  file_desc = open("./boot", O_RDONLY); 

  read(file_desc, boot_buf, 510); 

  close(file_desc); 

  boot_buf[510] = 0x55; 

  boot_buf[511] = 0xaa; 

  floppy_desc = open("/dev/fd0", O_RDWR); 

  lseek(floppy_desc, 0, SEEK_CUR); 

  write(floppy_desc, boot_buf, 512); 

  close(floppy_desc); 

  } 

 

 

  首先，以只读模式打开boot文件，然后在打开文件时把文件描述符复制到file_desc变量中。从文件中读取510个字符，或者读取直到文件结束。在本例中由于文件很小，所以是读取至文件结束。然后关闭文件。 

 

 

  最后4行代码打开软盘驱动设备(一般来说是/dev/fd0)。使用lseek找到文件开始处，然后从缓冲中向软盘写512个字节。 

 

  在read、write、open和lseek的帮助页中，可以看到与函数所有有关的参数及其使用方法。程序中有两行比较难懂： 

 

  boot_buf[510] = 0x55; 

  boot_buf[511] = 0xaa; 

 

 

  该信息是用于BIOS的，如果它识别出该设备是一个可启动的设备，那么在第510和511的位置，该值就应该是0x55和0xaa。程序会把文件boot读至名为boot_buf的缓冲中。它要求改变第510和第511字节，然后把boot_buf写至软盘之上。如果执行代码，软盘上的前512字节就包含了启动代码。最后，把文件存为write.c。 

 

 

 

  编译运行 

 

 

  使用下面的命令把文件变为可执行文件： 

 

  as86 boot.s -o boot.o 

  ld86 -d boot.o -o boot 

  cc write.c -o write 

 

 

  首先将boot.s文件编译成目标文件boot.o，然后将该文件连接成最终的boot文件。最后C程序编译成可执行的write文件。 

 

  插入一个空白软盘，运行以下程序： 

 

  ./write 

 

 

  重新启动电脑，进行BIOS的界面设置，并且把软盘设为第一个启动的设备。然后插入软盘，电脑从软盘上启动。 

 

  启动完成后，在屏幕上可以看到一个字母A(蓝底白字)，启动速度很快，几乎是在瞬间完成。这就意味着系统已经从我们制作的软盘上启动了，并且执行了刚才写入启动扇区的程序。现在，它正处在一个无限循环的状态。所以，如果想进入Linux，必需拿掉软盘，并且重启机器。 

 

 

  至此，这个操作系统就算完成了，虽然它没有实现什么功能，但是它已经可以启动机器了。 

  我讲述了如何在软盘的启动扇区写一些代码，然后再从软盘启动的过程。制作好一个启动扇区，在切换到保护模式之前，我们还应该知道如何使用BIOS中断。BIOS中断是一些由BIOS提供的、为了使操作系统的创建更容易的低级程序。在本文中，我们将学习处理BIOS的中断。 

 

 

  为什么要用BIOS 

 

  BIOS会把启动扇区拷贝至RAM中，并且执行这些代码。除此之外， BIOS还要做很多其它的事情。当一个操作系统刚开始启动时，系统中并没有显卡驱动、软盘驱动等任何驱动程序。因此，启动扇区中不可能包含任何一个驱动程序，我们要采取其它的途径。这个时候，BIOS就可以帮助我们了。BIOS中包含有各种可以使用的程序，包括检测安装的设备、控制打印机、计算内存大小等用于各种目的的程序。这些程序就是所说的BIOS中断。 

 

 

  如何调用BIOS中断 

 

  在一般的程序设计语言中，函数的调用是一件非常容易的事情。比如在C语言中，如果有一个名为display的程序，它带有两个参数，其中参数noo fchar表示显示的字符数，参数attr表示显示字符的属性。那么要调用它，只需给出程序的名称即可。对于中断的调用，我们使用的是汇编语言中的int指令。&nbs p;

 

 

  比如，在C语言中要显示一些东西时，使用的指令如下所示： 

 

  display(nofchar，attr)； 

  而使用BIOS时，要实现相同功能使用的指令如下： 

 

  int 0x10 

 

  如何传递参数 

 

  在调用BIOS中断之前，我们需要先往寄存器中送一些特定的值。假设要使用BIOS的中断13h，该中断的功能是把数据从软盘传送至内存之中。在调用该中断之前，要先指定拷贝数据的段地址，指定驱动器号、磁道号、扇区号，以及要传送的扇区数等等。然后，就要往相应的寄存器送入相应的值。在进行下面的步骤前，读者有必要对这一点有比较明确地认识。 

 

 

  此外，一个比较重要的事实是同一个中断往往可以实现各种不同的功能。中断所实现的确切功能取决于所选择的功能号，功能号一般都存在ah寄存器之中。比如中断13h可以用于读磁盘、写磁盘等功能，如果把3送入ah寄存器中，那么中断选择的功能就是写磁盘；如果把2送入ah寄存器中，选择的功能则是读磁盘等。 

 

 

  我们要做的事情 

 

  这次我们的源代码由两个汇编语言程序和一个C程序组成。第一个汇编文件是引导扇区的代码。在引导扇区中，我们写的代码是要把软盘中第二扇区拷贝至内存段的0x500处(地址是0x5000，即偏移地址为0)。这时我们需要使用B IOS的中断13h。这时启动扇区的代码就会把控制权转移至0x500处。在第二个汇编文件中，代码会使用BIOS中断10h在屏幕上显示一个信息。C程序实现的功能则是把可执行的文件1拷贝至启动扇区，把可执行的文件2拷贝至软盘的第二扇区。&nb sp;

 

 

  启动扇区代码 

 

  使用中断13h，启动扇区把软盘第二扇区里的内容加载至内存的0x5000处(段地址为0x500)。下面的代码是用于实现这一目的的代码，将其保存至文件sbect.s中。  

 

 

  LOC1=0x500 

  entry start 

  start: 

  mov ax,#LOC1 

  mov es,ax 

  mov bx,#0 

  mov dl,#0 

  mov dh,#0 

  mov ch,#0 

  mov cl,#2 

  mov al,#1 

  mov ah,#2 

  int 0x13 

  jmpi 0,#LOC1 

 

 

  上面代码第一行类似于一个宏。接下去的两行则是把值0x500加载至es寄存器中，这是软盘上第二扇区代码将拷贝到的地方(第一扇区是启动扇区) 。这时，把段内的偏移设为0。 

 

 

  接下来把驱动器号送入dl寄存器中，其中磁头号送入dl寄存器中，磁道号送入ch寄存器中，扇区号送入cl寄存器中，扇区数送入al寄存器之中。我们想要实现的功能是把扇区2、磁道号为0、驱动器号为0的内容送至段地址0x50 0处。所有这些参数都和1.44MB的软盘相对应。 

 

 

  把2送入ah寄存器中，是选择了由中断13h提供的相应功能，即实现从软驱转移数据的功能。 

 

  最后调用中断13h，并且转至偏移为0的段地址0x500处。 

 

  第二个扇区的代码 

 

  第二个扇区中的代码如下所示(把这些代码保存至文件sbect2.s之中)： 

 

  entry start 

  start: 

  mov ah,#0x03 

  xor bh,bh 

  int 0x10 

 

  mov cx,#26 

  mov bx,#0x0007 

  mov bp,#mymsg 

  mov ax,#0x1301 

  int 0x10 

 

  loop1: jmp loop1 

  mymsg: 

  .byte 13,10 

  .ascii “Operating System is Loading......” 

 

 

  上面代码将被加载至段地址为0x500处，并且被执行。在这段代码中，使用了中断10h来获取目前的光标位置，然后显示信息。 

 

  从第3行到第5行用于得到目前光标的位置，在此中断10h选用的是功能3。然后，清除了bh寄存器的内容，并把字符串送至ch寄存器中。在bx中，我们送入了页码及显示的属性。此处，我们想要在黑背景上显示白色的字符。然后，把要显示字符的地址送到bp之中，信息由两个字节组成，其值分别为13的10，它们分别对应回车和LF(换行)的ASCⅡ值。接下来是一个由29个字符组成的串；在下面实现的功能是输出字符串然后移动光标；最后是调用中断，然后进入循  ;

  环。 

 

  C程序代码 

  C程序的源代码如下所示，将其存储为write.c文件。 

 

  #include /* unistd.h needs this */ 

  #include /* contains read/write */ 

  #include 

  int main() 

  { 

  char boot_buf[512]; 

  int floppy_desc, file_desc; 

  file_desc = open(“./bsect”, O_RDONLY); 

  read(file_desc, boot_buf, 510); 

  close(file_desc); 

  boot_buf[510] = 0x55; 

  boot_buf[511] = 0xaa; 

  floppy_desc = open(“/dev/fd0”, O_RDWR); 

  lseek(floppy_desc, 0, SEEK_SET); 

  write(floppy_desc, boot_buf, 512); 

  file_desc = open(“./sect2”, O_RDONLY); 

  read(file_desc, boot_buf, 512); 

  close(file_desc); 

  lseek(floppy_desc, 512, SEEK_SET); 

  write(floppy_desc, boot_buf, 512); 

  close(floppy_desc); 

  } 

 

 

  在上一期中，我曾经介绍过如何操作能启动的软盘。现在这一个过程稍微有点不同，首先把由bsect.s编译出来的可执行文件bsect拷贝至软盘的启动扇区。然后再把由sect2.s产生的可执行文件sect2拷贝至软盘的第二个扇区。 

 

 

  把上述文件置于同一目录之下，然后分别对其进行编译，方法如下所示： 

 

  as86 bsect.s -o bsect.o 

  ld86 -d bsect.o -o bsect 

 

  对sect2.s文件重复以上的操作，得出可执行文件sect2。编译write.c，插入软盘后执行write文件，命令如下所示： 

 

  cc write.c -o write 

  ./write 

 

  下一步我们要做的事情 

 

  从软盘启动以后，可以看到显示出来的字符串。这是使用了BIOS 中断来完成的。 

  我向大家讲述了如何使用Linux提供的开发工具在软盘的启动扇区写一些代码，以及如何调用BIOS的问题。现在，这个操作系统已经越来越接近当年Linus 

  Torvalds的那个具有“历史意义”的Linux内核了。因此，要马上把这个系统切换到保护模式之下。 

 

  什么是保护模式 

 

  自从1969年推出第一个微处理器以来，Intel处理器就在不断地更新换代，从8086、8088、80286，到80386、80486、奔腾、奔腾Ⅱ、奔腾4等，其体系结构也在不断变化。80386以后，提供了一些新的功能，弥补了8086的一些缺陷。这其中包括内存保护、多任务及使用640KB以上的内存等，并仍然保持和8086 家族的兼容性。也就是说80386仍然具备了8086和80286的所有功能，但是在功能上有了很大的增强。早期的处理器是工作在实模式之下的，80286以后引入了保护模式，而在80386以后保护模式又进行了很大的改进。在80386中，保护模式为程序员提供了更好的保护，提供了更多的内存。事实上，保护模式的目的不是为了保护程序，而是要保护程序以外的所有程序（包括操作系统）。 

 

 

  简言之，保护模式是处理器的一种最自然的模式。在这种模式下，处理器的所有指令及体系结构的所有特色都是可用的，并且能够达到最高的性能。 

 

  保护模式和实模式 

 

  从表面上看，保护模式和实模式并没有太大的区别，二者都使用了内存段、中断和设备驱动来处理硬件，但二者有很多不同之处。我们知道，在实模式中内存被划分成段，每个段的大小为64KB，而这样的段地址可以用16位来表示。内存段的处理是通过和段寄存器相关联的内部机制来处理的，这些段寄存器（CS、DS、SS和ES）的内容形成了物理地址的一部分。具体来说，最终的物理地址是由16位的段地址和16位的段内偏移地址组成的。用公式表示为： 

 

 

  物理地址=左移4位的段地址+偏移地址。 

 

  在保护模式下，段是通过一系列被称之为“描述符表”的表所定义的。段寄存器存储的是指向这些表的指针。用于定义内存段的表有两种：全局描述符表(GDT)和局部描述符表(LDT)。GDT是一个段描述符数组，其中包含所有应用程序都可以使用的基本描述符。在实模式中，段长是固定的(为64KB)，而在保护模式中，段长是可变的，其最大可达4GB。LDT也是段描述符的一个数组。与GDT 不同，LDT是一个段，其中存放的是局部的、不需要全局共享的段描述符。每一个操作系统都必须定义一个GDT，而每一个正在运行的任务都会有一个相应的LDT。每一个描述符的长度是8个字节，格式如图3所示。当段寄存器被加载的时候，段基地址就会从相应的表入口获得。描述符的内容会被存储在一个程序员不可见的影像寄存器(shadow 

  register)之中，以便下一次同一个段可以使用该信息而不用每次都到表中提取。物理地址由16位或者32位的偏移加上影像寄存器中的基址组成。& nbsp;

  此外，还有一个中断描述符表(IDT)。这些中断描述符会告诉处理器到那里可以找到中断处理程序。和实模式一样，每一个中断都有一个入口，但是这些入口的格式却完全不同。因为在切换到保护模式的过程中没有使用到IDT，所以在此就不多做介绍了。 

 

 

  进入保护模式 

 

  80386有4个32位控制寄存器，名字分别为CR0、CR1、CR2和CR3。CR1是保留在未来处理器中使用的，在80386中没有定义。CR0包含系统的控制标志，用于控制处理器的操作模式和状态。CR2和CR3是用于控制分页机制的。在此，我们关注的是CR0 寄存器的PE位控制，它负责实模式和保护模式之间的切换。当PE=1时，说明处理器运行于保护模式之下，其采用的段机制和前面所述的相应内容对应。如果PE=0 ，那么处理器就工作在实模式之下。 

 

 

  切换到保护模式，实际就是把PE位置为1。为了把系统切换到保护模式，还要做一些其它的事情。程序必须要对系统的段寄存器和控制寄存器进行初始化。把PE位置1后，还要执行跳转指令。过程简述如下： 

 

 

  1.创建GDT表; 

 

  2.通过置PE位为1进入保护模式; 

 

  3.执行跳转以清除在实模式下读取的任何指令。 

 

  下面使用代码来实现这个切换过程。 

 

  需要的东西 

 

  ◆ 一张空白软盘 

 

  ◆ NASM编译器 

 

  下面是整个程序的源代码： 

 

  org 0x07c00; 起始地址是0000:7c00 

  jmp short begin_boot ; 跳过其它的数据，跳转到引导程序的开始处 

  bootmesg db "Our OS boot sector loading ......" 

  pm_mesg db "Switching to protected mode ...." 

  dw 512 ; 每一扇区的字节数 

  db 1 ; 每一簇的扇区数 

  dw 1 ; 保留的扇区号 

  db 2 

  dw 0x00e0 

  dw 0x0b40 

  db 0x0f0 

  dw 9 

  dw 18 

  dw 2 ; 读写扇区号 

  dw 0 ; 隐藏扇区号 

  print_mesg : 

  mov ah,0x13 ; 使用中断10h的功能13，在屏幕上写一个字符串 

  mov al,0x00 ; 决定调用函数后光标所处的位置 

  mov bx,0x0007 ; 设置显示属性 

  mov cx,0x20 ; 在此字符串长度为32 

  mov dx,0x0000 ; 光标的起始行和列 

  int 0x10 ; 调用BIOS的中断10h 

  ret ; 返回调用程序 

  get_key : 

  mov ah,0x00 

  int 0x16 ; Get_key使用中断16h的功能0，读取下一个字符 

  ret 

  clrscr : 

  mov ax,0x0600 ; 使用中断10h的功能6，实现卷屏，如果al=0则清屏 

  mov cx,0x0000 ; 清屏 

  mov dx,0x174f ; 卷屏至23，79 

  mov bh,0 ; 使用颜色0来填充 

  int 0x10 ; 调用10h中断 

  ret 

  begin_boot : 

  call clrscr ; 先清屏 

  mov bp,bootmesg ; 提供串地址 

  call print_mesg ; 输出信息 

  call get_key ; 等待用户按下任一键 

  bits 16 

  call clrscr ; 清屏 

  mov ax,0xb800 ; 使gs指向显示内存 

  mov gs,ax ; 在实模式下显示一个棕色的A 

  mov word [gs:0],0x641 ; 显示 

  call get_key ; 调用Get_key等待用户按下任一键 

  mov bp,pm_mesg ; 设置串指针 

  call print_mesg ; 调用print_mesg子程序 

  call get_key ; 等待按键 

  call clrscr ; 清屏 

  cli ; 关中断 

  lgdt[gdtr] ; 加载GDT 

  mov eax,cr0 

  or al,0x01 ; 设置保护模式位 

  mov cr0,eax ; 将更改后的字送至控制寄存器中 

  jmp codesel:go_pm 

  bits 32 

  go_pm : 

  mov ax,datasel 

  mov ds,ax ; 初始化ds和es，使其指向数据段 

  mov es,ax 

  mov ax,videosel ; 初始化gs，使其指向显示内存 

  mov gs,ax 

  mov word [gs:0],0x741 ; 在保护模式下显示一个白色的字符A 

  spin : jmp spin ; 循环 

  bits 16 

  gdtr : 

  dw gdt_end-gdt-1 ; gdt的长度 

  dd gdt ; gdt的物理地址 

  gdt 

  nullsel equ $-gdt ; $指向当前位置，所以nullsel = 0h 

  gdt0 ; 空描述符 

  dd 0 

  dd 0 ; 所有的段描述符都是64位的 

  codesel equ $-gdt ; 这是8h也就是gdt的第二个描述符 

  code_gdt 

  dw 0x0ffff ; 段描述符的界限是4Gb 

  dw 0x0000 

  db 0x00 

  db 0x09a 

  db 0x0cf 

  db 0x00 

  datasel equ $-gdt 

  data_gdt 

  dw 0x0ffff 

  dw 0x0000 

  db 0x00 

  db 0x092 

  db 0x0cf 

  db 0x00 

  videosel equ $-gdt 

  dw 3999 

  dw 0x8000 ; 基址是0xb8000 

  db 0x0b 

  db 0x92 

  db 0x00 

  db 0x00 

  gdt_end 

  times 510-($-$$) db 0 

  dw 0x0aa55 

 

 

  把上面的代码存在一个名为abc.asm的文件之中，使用命令nasm abc.asm，将得出一个名为abc的文件。然后插入软盘，输入命令：dd 

  if=abc of=/dev/fd0。该命令将把文件abc写入到软盘的第一扇区之中。然后重新启动系统，就会看到如下的信息： 

 

  *Our os booting................ 

  * A (棕色) 

  * Switching to protected mode.... 

  * A (白色) 

 

 

  对代码的解释 

 

  上面给出了所有的代码，下面我对上述代码做一些解释。 

 

  ◆ 使用的函数 

 

  下面是代码中一些函数的说明： 

 

  print_mesg 

  该子程序使用了BIOS中断10h的功能13h，即向屏幕写一字符串。属性控制是通过向一些寄存器中送入不同的值来实现的。中断10h是用于各种字符串操作，我们把子功能号13h送到ah中，用于指明要打印一个字符串。al寄存器中的0说明了光标返回的起始位置，0表示调用函数后光标返回到下一行的行首。如果al为1则表示光标位于最后一个字符处。 

 

 

  显存被分成了几页，在同一时刻只能显示其中的一页。bh指明的是页号；bl则指明要显示字符的颜色；cx指明要显示字符串的长度；dx指明光标的位置(即起始的行和列)。所有相关寄存器初始化完成以后，就可以调用BIOS中断10h了。 

 

 

  get_key 使用中断16h的子功能00h，从屏幕得到下一个字符。 

 

  clrscr 

  该函数使用了中断10h的另外一个子功能06h，用于输出开始前清屏。初始化时给al中送入0。寄存器cx和dx指明要清屏的屏幕范围，在本例中是整个屏幕。寄存器bh指明屏幕填充的颜色，在本例中是黑色。 

 

 

  ◆ 其它内容 

 

  程序一开始是一条短跳转指令，跳到begin_boot处。在实模式下，在此打印一个棕色的“A”，并且设置一个GDT。切换到保护模式，并且打印一个白色的“A”。这两种模式使用的都是自己的寻址方法。 

 

 

  在实模式下，使用段寄存器gs指示显存位置，我们使用的是CGA显卡(默认基址是0xb8000)。在代码中是不是漏了一个0呢？没有，因为实模式下会提供一个附加的0。这种方式也被80386继承下来了。A的ASCⅡ是0x41，0x06指明了需要一个棕色的字符。该显示会一直持续直至按下任意键。下面要在屏幕上显示一句话，告诉使用者下面马上要进入保护模式了。 

 

 

  启动到保护模式，在进行切换时不希望此时有中断的影响，故要关闭所有的中断(使用cli来实现)。然后对GDT初始化。在整个切换过程中，对4个描述符进行了初始化。这些描述符对代码段(code_gdt)、数据和堆栈段(data_gdt )，以及为了访问显存而对显示段进行初始化。此外，还会对一个空描述符进行初始化。 

 

 

  GDT的基址要加载至GDTR系统寄存器之中。gdtr段的第一个字加载的是GDT的大小，在下一个双字中则加载的是基址。然后，lgdt指令把把gdt段加载至GDTR寄存器中。现在已经做好了切换到保护模式前的所有准备。最后一件事情就是把CR0寄存器的PE位置1。不过，即使这样还没有处于保护模式状态之下。& nbsp;

 

 

  设置了PE位以后，还需要通过执行JMP指令来清除处理器指令预取队列。在80386中，使用指令前总是先将其从内存中取出，并且进行解码和寻址。然而，当进入保护模式以后，预取指令信息(它还处于实地址模式)就无效了。使用JMP指令的目的就是强迫处理器放弃无效的信息。 

 

 

  现在，已经在保护模式下了。那么，如何检测是在保护模式状态之下呢？让我们来看一看屏幕上这个白色的字母A。在这里，使用了数据段选择符 (datase1)对数据段和附加段进行了初始化，使用显示段选择符(videose1)对gs进行了初始化。告示的字符“A”其ASCⅡ值和属性位于[gs:0000]处，也就是b8000: 0000处。循环语句使得该字符一直在屏幕上显示，直至重新启动系统。 

 

 

  下一步要做的事 

 

  现在，这个操作系统已经工作在保护模式下了，但是实际上它并不实现什么具体的功能。你可以在这个基础上为它增加各种操作系统所具有的功能。我们自己动手写操作系统到此也就告一段落。 

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