09 主引导程序控制权的转移

 

参考

https://www.cnblogs.com/wanmeishenghuo/tag/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/

https://blog.51cto.com/13475106/category6.html

 

这一节，我们来真正的读取文件中的内容到内存中，首先来看一下内存布局是什么样的，如下所示：

 

　　Boot占用了512字节，Fat Table占用了4KB，而真正的文件中的内容，我们把它存在0x9000开始的内存地址处。

　　加载文件内容的过程如下：

 

　　实验步骤如下：

　　1、在虚拟软盘中创建体积较大的文本文件，使之内容大小超过一个扇区。

　　2、将文件的内容加载到BaseOfLoader地址处。

　　3、打印加载的内容，判断是否加载完全。

?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314

org 0x7c00   jmp short start nop   define:     BaseOfStack      equ 0x7c00     BaseOfLoader     equ 0x9000     RootEntryOffset  equ 19     RootEntryLength  equ 14     EntryItemLength  equ 32     FatEntryOffset   equ 1     FatEntryLength   equ 9   header:     BS_OEMName     db "D.T.Soft"     BPB_BytsPerSec dw 512     BPB_SecPerClus db 1     BPB_RsvdSecCnt dw 1     BPB_NumFATs    db 2     BPB_RootEntCnt dw 224     BPB_TotSec16   dw 2880     BPB_Media      db 0xF0     BPB_FATSz16    dw 9     BPB_SecPerTrk  dw 18     BPB_NumHeads   dw 2     BPB_HiddSec    dd 0     BPB_TotSec32   dd 0     BS_DrvNum      db 0     BS_Reserved1   db 0     BS_BootSig     db 0x29     BS_VolID       dd 0     BS_VolLab      db "D.T.OS-0.01"     BS_FileSysType db "FAT12   "   start:     mov ax, cs     mov ss, ax     mov ds, ax     mov es, ax     mov sp, BaseOfStack       mov ax, RootEntryOffset     mov cx, RootEntryLength     mov bx, Buf       call ReadSector       mov si, Target     mov cx, TarLen     mov dx, 0       call FindEntry       cmp dx, 0     jz output       mov si, bx     mov di, EntryItem     mov cx, EntryItemLength       call MemCpy       mov ax, FatEntryLength     mov cx, [BPB_BytsPerSec]     mul cx     mov bx, BaseOfLoader     sub bx, ax       mov ax, FatEntryOffset     mov cx, FatEntryLength       call ReadSector       mov dx, [EntryItem + 0x1A]     mov si, BaseOfLoader   loading:     mov ax, dx     add ax, 31     mov cx, 1     push dx     push bx     mov bx, si     call ReadSector     pop bx     pop cx     call FatVec     cmp dx, 0xFF7     jnb output     add si, 512     jmp loading   output:     mov bp, BaseOfLoader     mov cx, [EntryItem + 0x1C]     call Print   last:     hlt     jmp last     ; cx --> index ; bx --> fat table address ; ; return: ;     dx --> fat[index] FatVec:     mov ax, cx     mov cl, 2     div cl       push ax       mov ah, 0     mov cx, 3     mul cx     mov cx, ax       pop ax       cmp ah, 0     jz even     jmp odd   even:    ; FatVec[j] = ( (Fat[i+1] & 0x0F) << 8 ) | Fat[i];     mov dx, cx     add dx, 1     add dx, bx     mov bp, dx     mov dl, byte [bp]     and dl, 0x0F     shl dx, 8     add cx, bx     mov bp, cx     or  dl, byte [bp]     jmp return   odd:     ; FatVec[j+1] = (Fat[i+2] << 4) | ( (Fat[i+1] >> 4) & 0x0F );     mov dx, cx     add dx, 2     add dx, bx     mov bp, dx     mov dl, byte [bp]     mov dh, 0     shl dx, 4     add cx, 1     add cx, bx     mov bp, cx     mov cl, byte [bp]     shr cl, 4     and cl, 0x0F     mov ch, 0     or  dx, cx   return:     ret   ; ds:si --> source ; es:di --> destination ; cx    --> length MemCpy:       cmp si, di       ja btoe       add si, cx     add di, cx     dec si     dec di       jmp etob   btoe:     cmp cx, 0     jz done     mov al, [si]     mov byte [di], al     inc si     inc di     dec cx     jmp btoe   etob:     cmp cx, 0     jz done     mov al, [si]     mov byte [di], al     dec si     dec di     dec cx     jmp etob   done:     ret   ; es:bx --> root entry offset address ; ds:si --> target string ; cx    --> target length ; ; return: ;     (dx !=0 ) ? exist : noexist ;        exist --> bx is the target entry FindEntry:     push cx       mov dx, [BPB_RootEntCnt]     mov bp, sp   find:     cmp dx, 0     jz noexist     mov di, bx     mov cx, [bp]     push si     call MemCmp     pop si     cmp cx, 0     jz exist     add bx, 32     dec dx     jmp find   exist: noexist:     pop cx       ret   ; ds:si --> source ; es:di --> destination ; cx    --> length ; ; return: ;        (cx == 0) ? equal : noequal MemCmp:   compare:     cmp cx, 0     jz equal     mov al, [si]     cmp al, byte [di]     jz goon     jmp noequal goon:     inc si     inc di     dec cx     jmp compare   equal: noequal:       ret   ; es:bp --> string address ; cx    --> string length Print:     mov dx, 0     mov ax, 0x1301     mov bx, 0x0007     int 0x10     ret   ; no parameter ResetFloppy:       mov ah, 0x00     mov dl, [BS_DrvNum]     int 0x13       ret   ; ax    --> logic sector number ; cx    --> number of sector ; es:bx --> target address ReadSector:       call ResetFloppy       push bx     push cx       mov bl, [BPB_SecPerTrk]     div bl     mov cl, ah     add cl, 1     mov ch, al     shr ch, 1     mov dh, al     and dh, 1     mov dl, [BS_DrvNum]       pop ax     pop bx       mov ah, 0x02   read:     int 0x13     jc read       ret   MsgStr db  "No LOADER ..." MsgLen equ ($-MsgStr) Target db  "LOADER     " TarLen equ ($-Target) EntryItem times EntryItemLength db 0x00 Buf:     times 510-($-$$) db 0x00     db 0x55, 0xaa

95行跳转到加载文件内容的地址处，96行为文件的长度。运行bochs，可以看到文件内容全部打印出来了，结果如下：

 

 

　以上我们加载的文件只是文本内容，下面我们在文件中写入程序，并编译成可执行程序，然后将这个可执行程序文件放到虚拟软盘中，并加载到指定地址，然后跳转到这个地址执行。

　　待加载文件中的内容如下：

?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

org 0x9000   begin:     mov si, msg   print:     mov al, [si]     add si, 1     cmp al, 0x00     je end     mov ah, 0x0E     mov bx, 0x0F     int 0x10     jmp print   end:     hlt     jmp end   msg:     db 0x0a, 0x0a     db "Hello, D.T.OS!"     db 0x0a, 0x0a     db 0x00

为了方便起见，我们修改makefile，如下：

?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

.PHONY : all clean rebuild   BOOT_SRC := boot.asm BOOT_OUT := boot   LOADER_SRC := loader.asm LOADER_OUT := loader   IMG := data.img IMG_PATH := /mnt/hgfs   RM := rm -fr   all : $(IMG) $(BOOT_OUT) $(LOADER_OUT)     @echo "Build Success ==> D.T.OS!"   $(IMG) :     bximage $@ -q -fd -size=1.44       $(BOOT_OUT) : $(BOOT_SRC)     nasm $^ -o $@     dd if=$@ of=$(IMG) bs=512 count=1 conv=notrunc       $(LOADER_OUT) : $(LOADER_SRC)     nasm $^ -o $@     sudo mount -o loop $(IMG) $(IMG_PATH)     sudo cp $@ $(IMG_PATH)/$@     sudo umount $(IMG_PATH)       clean :     $(RM) $(IMG) $(BOOT_OUT) $(LOADER_OUT)       rebuild :     @$(MAKE) clean     @$(MAKE) all

　　makefile完成编译boot.asm，编译loader.asm，写入boot.bin到第一个扇区，挂载a.img到/mnt/hgfs目录，写入loader可执行文件，卸载a.img等。

　　我们修改boot.asm，程序如下：

?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314

org 0x7c00   jmp short start nop   define:     BaseOfStack      equ 0x7c00     BaseOfLoader     equ 0x9000     RootEntryOffset  equ 19     RootEntryLength  equ 14     EntryItemLength  equ 32     FatEntryOffset   equ 1     FatEntryLength   equ 9   header:     BS_OEMName     db "D.T.Soft"     BPB_BytsPerSec dw 512     BPB_SecPerClus db 1     BPB_RsvdSecCnt dw 1     BPB_NumFATs    db 2     BPB_RootEntCnt dw 224     BPB_TotSec16   dw 2880     BPB_Media      db 0xF0     BPB_FATSz16    dw 9     BPB_SecPerTrk  dw 18     BPB_NumHeads   dw 2     BPB_HiddSec    dd 0     BPB_TotSec32   dd 0     BS_DrvNum      db 0     BS_Reserved1   db 0     BS_BootSig     db 0x29     BS_VolID       dd 0     BS_VolLab      db "D.T.OS-0.01"     BS_FileSysType db "FAT12   "   start:     mov ax, cs     mov ss, ax     mov ds, ax     mov es, ax     mov sp, BaseOfStack           mov ax, RootEntryOffset     mov cx, RootEntryLength     mov bx, Buf           call ReadSector           mov si, Target     mov cx, TarLen     mov dx, 0           call FindEntry           cmp dx, 0     jz output           mov si, bx     mov di, EntryItem     mov cx, EntryItemLength           call MemCpy           mov ax, FatEntryLength     mov cx, [BPB_BytsPerSec]     mul cx     mov bx, BaseOfLoader     sub bx, ax           mov ax, FatEntryOffset     mov cx, FatEntryLength           call ReadSector           mov dx, [EntryItem + 0x1A]     mov si, BaseOfLoader       loading:     mov ax, dx     add ax, 31     mov cx, 1     push dx     push bx     mov bx, si     call ReadSector     pop bx     pop cx     call FatVec     cmp dx, 0xFF7     jnb BaseOfLoader     add si, 512     jmp loading       output:     mov bp, MsgStr     mov cx, MsgLen     call Print       last:     hlt     jmp last        ; cx --> index ; bx --> fat table address ; ; return: ;     dx --> fat[index] FatVec:     mov ax, cx     mov cl, 2     div cl           push ax           mov ah, 0     mov cx, 3     mul cx     mov cx, ax           pop ax           cmp ah, 0     jz even     jmp odd   even:    ; FatVec[j] = ( (Fat[i+1] & 0x0F) << 8 ) | Fat[i];     mov dx, cx     add dx, 1     add dx, bx     mov bp, dx     mov dl, byte [bp]     and dl, 0x0F     shl dx, 8     add cx, bx     mov bp, cx     or  dl, byte [bp]     jmp return       odd:     ; FatVec[j+1] = (Fat[i+2] << 4) | ( (Fat[i+1] >> 4) & 0x0F );     mov dx, cx     add dx, 2     add dx, bx     mov bp, dx     mov dl, byte [bp]     mov dh, 0     shl dx, 4     add cx, 1     add cx, bx     mov bp, cx     mov cl, byte [bp]     shr cl, 4     and cl, 0x0F     mov ch, 0     or  dx, cx   return:     ret   ; ds:si --> source ; es:di --> destination ; cx    --> length MemCpy:           cmp si, di           ja btoe           add si, cx     add di, cx     dec si     dec di           jmp etob       btoe:     cmp cx, 0     jz done     mov al, [si]     mov byte [di], al     inc si     inc di     dec cx     jmp btoe       etob:     cmp cx, 0     jz done     mov al, [si]     mov byte [di], al     dec si     dec di     dec cx     jmp etob   done:       ret   ; es:bx --> root entry offset address ; ds:si --> target string ; cx    --> target length ; ; return: ;     (dx !=0 ) ? exist : noexist ;        exist --> bx is the target entry FindEntry:     push cx           mov dx, [BPB_RootEntCnt]     mov bp, sp       find:     cmp dx, 0     jz noexist     mov di, bx     mov cx, [bp]     push si     call MemCmp     pop si     cmp cx, 0     jz exist     add bx, 32     dec dx     jmp find   exist: noexist:     pop cx              ret   ; ds:si --> source ; es:di --> destination ; cx    --> length ; ; return: ;        (cx == 0) ? equal : noequal MemCmp:   compare:     cmp cx, 0     jz equal     mov al, [si]     cmp al, byte [di]     jz goon     jmp noequal goon:     inc si     inc di     dec cx     jmp compare       equal: noequal:         ret   ; es:bp --> string address ; cx    --> string length Print:     mov dx, 0     mov ax, 0x1301     mov bx, 0x0007     int 0x10     ret   ; no parameter ResetFloppy:           mov ah, 0x00     mov dl, [BS_DrvNum]     int 0x13           ret   ; ax    --> logic sector number ; cx    --> number of sector ; es:bx --> target address ReadSector:           call ResetFloppy           push bx     push cx           mov bl, [BPB_SecPerTrk]     div bl     mov cl, ah     add cl, 1     mov ch, al     shr ch, 1     mov dh, al     and dh, 1     mov dl, [BS_DrvNum]           pop ax     pop bx           mov ah, 0x02   read:        int 0x13     jc read           ret   MsgStr db  "No LOADER ..."  MsgLen equ ($-MsgStr) Target db  "LOADER     " TarLen equ ($-Target) EntryItem times EntryItemLength db 0x00 Buf:     times 510-($-$$) db 0x00     db 0x55, 0xaa

第90行改为跳转到文件内容加载地址处，而不再跳转到output。第309行文件的名字也改为LOADER。

　　执行make，然后运行bochs，结果如下：

 

　　可以看到，文件中的可执行程序被加载并成功执行了，成功打印出字符串。此时的打印是文件中的可执行程序中print函数实现的，而不是我们的加载程序中的Print函数实现的。

　　我们将data.img拷贝到windows下，在真正的机器上试一下，设置如下：

 

 

 

　　启动虚拟机，我们看到了以下结果：

　　我们的加载程序和可执行文件都成功运行了。