linux kernel 0.11 bootsect
bootsect作用
①将自己移动到0x90000处
②将setup从磁盘读到0x90200处
③将system从磁盘读到0x10000处
寄存器
汇编代码中存在：数据段data seg 栈段 stack seg
汇编代码中的寄存器概念：
第一组：
DS:数据段寄存器 ES:额外数据段寄存器
SS:栈段寄存器
SI：源索引寄存器 DI:目的索引寄存器
通常 DS:SI和ES:DI配对时通常用来执行一些数据段字符串操作.
SI和DI两个寄存器叫做索引寄存器, 这两个寄存器通常用来处理数组或字符串.
第二组：
BP(base pointer), SP(Stack Pointer), 和IP(Instriction pointer)叫做指针寄存器.
BP:基指针 SP:栈指针 IP:指令指针
通常BP用来保存使用局部变量的地址.
SP用来指向当前的栈. 尽管SP可以被很容易地修改, 你还是一定要非常小心. 因为如果这个寄存器搞错了, 你的程序就毁了.
IP用来指示当前运行程序的当前指针. 通常和CS一起使用, IP是不允许修改的.
中断
系统中断分为BIOS中断和系统中断。所以就存在两个中断向量表。
其中BIOS中断的int 0x13是磁盘I/O中断。
汇编中的字符串操作
(1) lodsb、lodsw：把DS:SI指向的存储单元中的数据装入AL或AX，然后根据DF标志增减SI(CLD递增, STD递减)
(2) stosb、stosw：把AL或AX中的数据装入ES:DI指向的存储单元，然后根据DF标志增减DI(CLD递增, STD递减)
(3) movsb、movsw：把DS:SI指向的存储单元中的数据装入ES:DI指向的存储单元中，然后根据DF标志分别增减SI和DI
(4) scasb、scasw：把AL或AX中的数据与ES:DI指向的存储单元中的数据相减，影响标志位，然后根据DF标志分别增减SI和DI
(5) cmpsb、cmpsw：把DS:SI指向的存储单元中的数据与ES:DI指向的存储单元中的数据相减，影响标志位，然后根据DF标志分别增减SI和DI
(6) rep：重复其后的串操作指令。重复前先判断CX是否为0，为0就结束重复，否则CX减1，重复其后的串操作指令。 主要用在MOVS和STOS前。一般不用在LODS前。
上述指令涉及的寄存器：段寄存器DS和ES、变址寄存器SI和DI、累加器AX、计数器CX
涉及的标志位：DF、AF、CF、OF、PF、SF、ZF
搬移字串指令有两种，分别是 MOVSB 和 MOVSW，先说 MOVSB。MOVSB 的英文是 move string byte，意思是搬移一个字节，它是把 DS:SI 所指地址的一个字节搬移到 ES:DI 所指的地址上，搬移后原来的内容不变，但是原来 ES:DI 所指的内容会被覆盖而且在搬移之后SI 和 DI 会自动地址向下一个要搬移的地址。
一般而言，通常程序设计师一般并不会只搬一个字节，通常都会重复许多次，如果要重复的话，就得把重复次数 ( 也就是字串长度 ) 先记录在 CX 寄存器，并且在 MOVSB 之前加上 REP 指令，REP 是重复 (repeat) 的意思。这种写法很是奇怪，一般而言汇编语言源文件的每一行都只有一个指令，但 REP MOVSB 却可以在同一行写两个指令，当然分开写也是一样的。
1、操作指令功能
移动 movsb, movsw, movsd 从 ESI 指向的内存位置向 EDI 指向的内存位置拷贝数据
比较 cmpsb, cmpsw, cmpsd 把 ESI 指向内存位置的数据和 EDI 指向内存位置拷的数据比较（ESI,EDI都指向相匹配元素的后面的那个元素）
搜索 scasb, scasw, scasd 把 al/ax/eax 中的数据与 EDI 寻址的内存数据比较（EDI指向查找到的元素的后面的那个元素）
储存 stosb, stosw, stosd 把 al/ax/eax 中的数据保存在 EDI 寻址的内存单元
加载 lodsb, lodsw, lodsd 把 ESI 寻址的内存数据加载到 al/ax/eax 中
2、重复执行前缀
rep 当 ecx>0 时重复
repe, repz 当 ecx>0 ,且 ZF==1 时重复（只用在比较和搜索中）
repne,repnz 当 ecx>0 ,且 ZF==0 时重复（只用在比较和搜索中）
3、重复执行方向
cld 清除 DF 标志，ESI 和 EDI 递增
std 设置 DF 标志，ESI 和 EDI 递减
4、字符操作指令格式
方向 cld, std
数据来源 esi,al/ax/eax
数据目的 edi,al/ax/eax
循环次数 ecx
重复前缀 操作指令 rep, repe, repne movsb, cmpsb, scasb, stosb, lodsb
bootsect源代码注释
1 ! 2 ! SYS_SIZE is the number of clicks (16 bytes) to be loaded. 3 ! 0x3000 is 0x30000 bytes = 196kB, more than enough for current 4 ! versions of linux 5 ! 6 SYSSIZE = 0x3000 !system模块的大小 7 ! 8 ! bootsect.s (C) 1991 Linus Torvalds 9 ! 10 ! bootsect.s is loaded at 0x7c00 by the bios-startup routines, and moves 11 ! iself out of the way to address 0x90000, and jumps there. 12 ! 13 ! It then loads 'setup' directly after itself (0x90200), and the system 14 ! at 0x10000, using BIOS interrupts. 15 ! 16 ! NOTE! currently system is at most 8*65536 bytes long. This should be no 17 ! problem, even in the future. I want to keep it simple. This 512 kB 18 ! kernel size should be enough, especially as this doesn't contain the 19 ! buffer cache as in minix 20 ! 21 ! The loader has been made as simple as possible, and continuos 22 ! read errors will result in a unbreakable loop. Reboot by hand. It 23 ! loads pretty fast by getting whole sectors at a time whenever possible. 24 25 .globl begtext, begdata, begbss, endtext, enddata, endbss !全局标识符 26 .text !文本段 27 begtext: 28 .data !数据段 29 begdata: 30 .bss !堆栈段 31 begbss: 32 .text 33 34 SETUPLEN = 4 ! nr of setup-sectors setup程序的扇区数 35 BOOTSEG = 0x07c0 ! original address of boot-sector 36 INITSEG = 0x9000 ! we move boot here - out of the way 37 SETUPSEG = 0x9020 ! setup starts here 38 SYSSEG = 0x1000 ! system loaded at 0x10000 (65536). 39 ENDSEG = SYSSEG + SYSSIZE ! where to stop loading 40 ! 从0x10000加载system模块，大小为 41 ! ROOT_DEV: 0x000 - same type of floppy as boot. 42 ! 0x301 - first partition on first drive etc 43 ROOT_DEV = 0x306 !根文件系统的在第二盘第一分区上 44 45 entry start !连接程序从start处开始执行 46 start: 47 ! 47--56 行作用是将自身(bootsect) 从目前段位置 0x07c0(31k) 48 ! 移动到 0x9000(576k)处，共 256 字（512 字节），然后跳转到 49 ! 移动后代码的 go 标号处，也即本程序的下一语句处。 50 mov ax,#BOOTSEG 51 mov ds,ax ! ds=07c0 52 mov ax,#INITSEG 53 mov es,ax ! es=9000 54 mov cx,#256 ! cx=256=bootsect大小 55 sub si,si 56 sub di,di 57 rep ! rep movb或rep movw根据cx的值，重复执行串传送指令 58 movw ! movw，串传送指令，将ds:si指向的内存单元的字数据送入到es:di中,将si和di增2 59 jmpi go,INITSEG ! jmp是段内跳转指令，而jmpi是段间跳转指令，所以需要提供段地址（第二个操作数）。 60 ! 即jmpi的第一个操作数是段内偏移地址；第二个是跳转到的段地址。 61 go: mov ax,cs ! CS存放指令的段地址,此时已经为9000，IP存放指令的偏移地址。 62 mov ds,ax ! 将ds es ss指向新的代码段 63 mov es,ax ! 因为程序设计堆栈操作，所以必须设置堆栈 64 ! put stack at 0x9ff00. 65 mov ss,ax 66 mov sp,#0xFF00 ! arbitrary value >>512 67 ! ? 68 ! 栈指针指向9ff00处，因为90200处放setup，setup大约占4个扇区 69 ! 所以sp指向，（200+200*4+堆栈大小)之外 70 ! load the setup-sectors directly after the bootblock. 71 ! Note that 'es' is already set up. 72 73 load_setup: ! cs指令的段基址+ip就指向了这里。 74 ! 68--77 行的用途是利用 BIOS 中断 INT 0x13 将 setup 模块从磁盘第 2 个扇区 75 ! 开始读到 0x90200 开始处，共读 4 个扇区。如果读出错，则复位驱动器，并 76 ! 重试，没有退路。INT 0x13 的使用方法如下： 77 ! 读扇区： 78 ! ah = 0x02 - 读磁盘扇区到内存；al = 需要读出的扇区数量； 79 ! ch = 磁道(柱面)号的低 8 位； cl = 开始扇区(0-5 位)，磁道号高 2 位(6-7)； 80 ! dh = 磁头号； dl = 驱动器号（如果是硬盘则要置位 7）； 81 ! es:bx 指向数据缓冲区； 如果出错则 CF 标志置位。 82 ! INT 13h / AH = 02h - read disk sectors into memory. 83 ! input: 84 ! AL = number of sectors to read/write (must be nonzero) 85 ! CH = cylinder number (0..79). 86 ! CL = sector number (1..18). 87 ! DH = head number (0..1). 88 ! DL = drive number (0..3 , depends on quantity of FLOPPY_? files). 89 ! ES:BX points to data buffer. 90 ! return: 91 ! CF set on error. 92 ! CF clear if successful. 93 ! AH = status (0 - if successful). 94 ! AL = number of sectors transferred. 95 ! Note: each sector has 512 bytes. 96 ! 将从0磁道第二2扇区开始，读取4个扇区的数据到ES:BX指定的内存中。 97 mov dx,#0x0000 ! drive 0, head 0 dx=dl+dh 98 mov cx,#0x0002 ! sector 2, track 0 cx=cl+ch 99 mov bx,#0x0200 ! address = 512, in INITSEG es+bx=090200, 100 mov ax,#0x0200+SETUPLEN ! service 2, nr of sectors 读磁盘的位置+读取的扇区数目 101 int 0x13 ! read it 产生中断，AH为入口参数，将数据读入，读取完毕！加载setup完毕！ 102 jnc ok_load_setup ! ok - continue 跳转 有添加跳转，如果中断操作成功，则输出system loading.... 103 mov dx,#0x0000 ! 否则复位磁盘，重新读取setup模块 104 mov ax,#0x0000 ! reset the diskette 复位磁盘 105 int 0x13 106 j load_setup ! 无条件跳转 107 108 ok_load_setup: !? 109 110 ! Get disk drive parameters, specifically nr of sectors/track 111 112 mov dl,#0x00 113 mov ax,#0x0800 ! AH=8 is get drive parameters 114 int 0x13 115 mov ch,#0x00 116 seg cs 117 mov sectors,cx 118 mov ax,#INITSEG 119 mov es,ax 120 121 ! Print some inane message 122 123 mov ah,#0x03 ! read cursor pos 124 xor bh,bh 125 int 0x10 126 127 mov cx,#24 128 mov bx,#0x0007 ! page 0, attribute 7 (normal) 129 mov bp,#msg1 ! 显示加载system 130 mov ax,#0x1301 ! write string, move cursor 131 int 0x10 132 133 ! ok, we've written the message, now 134 ! we want to load the system (at 0x10000) 135 136 mov ax,#SYSSEG 137 mov es,ax ! segment of 0x010000 138 call read_it !子程序调用，读取system，es为参数 139 call kill_motor 140 141 ! After that we check which root-device to use. If the device is 142 ! defined (!= 0), nothing is done and the given device is used. 143 ! Otherwise, either /dev/PS0 (2,28) or /dev/at0 (2,8), depending 144 ! on the number of sectors that the BIOS reports currently. 145 146 seg cs 147 mov ax,root_dev 148 cmp ax,#0 149 jne root_defined 150 seg cs 151 mov bx,sectors 152 mov ax,#0x0208 ! /dev/ps0 - 1.2Mb 153 cmp bx,#15 154 je root_defined 155 mov ax,#0x021c ! /dev/PS0 - 1.44Mb 156 cmp bx,#18 157 je root_defined 158 undef_root: 159 jmp undef_root 160 root_defined: 161 seg cs 162 mov root_dev,ax 163 164 ! after that (everyting loaded), we jump to 165 ! the setup-routine loaded directly after 166 ! the bootblock: 167 168 jmpi 0,SETUPSEG 169 170 ! This routine loads the system at address 0x10000, making sure 171 ! no 64kB boundaries are crossed. We try to load it as fast as 172 ! possible, loading whole tracks whenever we can. 173 ! 174 ! in: es - starting address segment (normally 0x1000) 175 ! 176 sread: .word 1+SETUPLEN ! sectors read of current track 177 ! 开始读取system在磁盘的开始扇区标号 178 ! 1:bootsect mbr主引导扇区 179 ! SETUPLEN:setup所占的扇区数 180 ！sread：读取system开始的扇区数 181 head: .word 0 ! current head 182 track: .word 0 ! current track 183 184 read_it: 185 mov ax,es 186 test ax,#0x0fff ! 0x1000&&0x0ffff 187 die: jne die ! es must be at 64kB boundary 如果不在0x10000处，则进入死循环 188 xor bx,bx ! bx is starting address within segment 189 rp_read: 190 mov ax,es 191 cmp ax,#ENDSEG ! have we loaded all yet? 192 jb ok1_read ! 如果未结束，继续读取 193 ret 194 ok1_read: 195 seg cs ! 不想使用默认的段地址寄存器，那么你可以强制指定一个段地址寄存器 196 mov ax,sectors ! 读取磁道的扇区数 197 sub ax,sread ! 减去已读的磁道扇区数 198 mov cx,ax ! cx=未读的扇区数 199 shl cx,#9 ! 逻辑左移指令 cx=cx*512 200 add cx,bx 201 jnc ok2_read 202 je ok2_read 203 xor ax,ax 204 sub ax,bx 205 shr ax,#9 206 ok2_read: 207 call read_track 208 mov cx,ax 209 add ax,sread 210 seg cs 211 cmp ax,sectors 212 jne ok3_read 213 mov ax,#1 214 sub ax,head 215 jne ok4_read 216 inc track 217 ok4_read: 218 mov head,ax 219 xor ax,ax 220 ok3_read: 221 mov sread,ax 222 shl cx,#9 223 add bx,cx 224 jnc rp_read 225 mov ax,es 226 add ax,#0x1000 227 mov es,ax 228 xor bx,bx 229 jmp rp_read 230 231 read_track: 232 push ax 233 push bx 234 push cx 235 push dx 236 mov dx,track 237 mov cx,sread 238 inc cx 239 mov ch,dl 240 mov dx,head 241 mov dh,dl 242 mov dl,#0 243 and dx,#0x0100 244 mov ah,#2 245 int 0x13 246 jc bad_rt 247 pop dx 248 pop cx 249 pop bx 250 pop ax 251 ret 252 bad_rt: mov ax,#0 253 mov dx,#0 254 int 0x13 255 pop dx 256 pop cx 257 pop bx 258 pop ax 259 jmp read_track 260 261 !/* 262 ! * This procedure turns off the floppy drive motor, so 263 ! * that we enter the kernel in a known state, and 264 ! * don't have to worry about it later. 265 ! */ 266 kill_motor: 267 push dx 268 mov dx,#0x3f2 269 mov al,#0 270 outb 271 pop dx 272 ret 273 274 sectors: 275 .word 0 276 277 msg1: 278 .byte 13,10 279 .ascii "Loading system ..." 280 .byte 13,10,13,10 281 282 .org 508 283 root_dev: 284 .word ROOT_DEV 285 boot_flag: 286 .word 0xAA55 287 288 .text 289 endtext: 290 .data 291 enddata: 292 .bss 293 endbss:
