哈工大操作系统实验linux-0.11_实验一-启动系统.docx

实验一总结——启动系统
zhangliang73@

此次实验的基本内容是：
1. 阅读《Linux内核完全注释》的第6章，对计算机和Linux 0.11的引导过程进行初步的了解；
2. 按照下面的要求改写0.11的引导程序bootsect.s
3. 有兴趣同学可以做做进入保护模式前的设置程序setup.s。
改写bootsect.s主要完成如下功能：
1. bootsect.s能在屏幕上打印一段提示信息“XXX is booting...”，其中XXX是你给自己的操作系统起的名字，例如LZJos、Sunix等（可以上论坛上秀秀谁的OS名字最帅，也可以显示一个特色logo，以表示自己操作系统的与众不同。）
改写setup.s主要完成如下功能：
1. bootsect.s能完成setup.s的载入，并跳转到setup.s开始地址执行。而setup.s向屏幕输出一行"Now we are in SETUP"。
2. setup.s能获取至少一个基本的硬件参数（如内存参数、显卡参数、硬盘参数等），将其存放在内存的特定地址，并输出到屏幕上。
3. setup.s不再加载Linux内核，保持上述信息显示在屏幕上即可。

bootsect.s代码解读
SYS_SIZE表示系统模块的大小，此处设置有冗余。

bootsect.s被BIOS启动程序装载到0x7c00处，然后把自己移开，复制到0x90000处，然后跳转到那里。
之后，它使用BIOS中断，将setup模块直接装载在紧邻它之后的0x90200处，又把system装载到0x10000处。
注意！当前的系统最大是8*65536字节。这没问题，未来也是。我想让它保持简单。这512KB的kernel大小是足够的，尤其是它像minix一样不包含缓存。
装载器被实现得尽量简单，持续的读取错误将导致死循环。请手动重启。在可能的情况下，它一次得到整个扇区，这样可使装载十分迅速。

setup扇区的长度 = 4
boot扇区的原地址 = 0x07c0 ;由于20位地址寻址时，段地址左移四位，表现为16进制1位
initseg = 0x9000 ;bootsect将移至的地址
setupseg = 0x9020 ;setup装载的位置
sysseg = 0x1000 ;system装载的地址
endseg = sysseg + syssize ;sys的结尾地址

总之是定义了根文件系统的物理位置。

data seg = bootseg ;源
extra seg = initseg ;目的
cx = 256 ;计数256，为bootsect长度
si = di = 0 ;源和目的的偏移指针为0.
重复移动字（256次），为512字节，一个扇区。
移好了之后，跳到initseg段的go标签执行。（本来就是下一句接着执行，不过做了段间跳转。）
go将数据段和扩展段都置为代码段。（此三句在后面常出现）
设置栈段和栈指针。（注，段间跳转时，IP = go, CS = INITSEG = 0x9000. 故，ax = 0x9000, 故ss = 0x9000, sp = 0xFF00. 根据20位段寻址规则，栈指针就在0x9ff00处。）

调用int 13读磁盘，在此前设置参数。

至此，setup被装载到0x90200处。

取磁盘驱动器的参数。

sectors = cl
ax被冲掉。bl有。ch被冲掉。cl给sectors。dx有。es被冲掉，di也作废了。最终只有sectors变量在后面被使用。
恢复es为当前段。

打印欢迎信息！

bh用xor清零囧

这一段代码用来打印，只改cx和bp即可。

之后加载system。置扩展段为系统所在段的地址（扩展段一般作为目的段。）

调用read_it.

关于test语句，可知，它可以限制ax的后12位必须为0，而前面没要求。注意，这是4KB，但因为它是es扩展段，因此寻址将会被左移4位，就成了64KB。

……

再往下，除了139行的之外，都是读入system的细节。正确读入完毕后，程序将跳到SETUP执行。

bootsect干的事：移自己，设置栈指针，装载setup，装载system。

setup.s代码解读
功能描述

简单说就是读取机器系统数据。

移动system模块。加载IDTR和GDTR，开启A20，重设中断芯片和硬件中断号。最后设置CR0，从而进入32位保护模式，并跳转到system的头部head.s执行。

setup.s将系统数据从BIOS得到并放在系统内存的合适位置。
向BIOS请求内存、磁盘、其他参数，放在安全的0x90000~0x901ff之间（setup.s前面，从原bootsect.s处开始），供保护模式来读取他们，在被缓冲区覆盖前。

一些段。

从开始到105行都是调用各种中断读取硬件信息的。

之后，关中断，移动system到0x00000处

加载段描述符。根据读书笔记(^_^)，我们知道GDT和IDT是相似的（而LDT和TR是相似的，是段。），其表项就是段描述符，直接用两条语句load就行了。

下面是开启A20地址线。

之后是重新对中断进行编程。（略囧）

最后，进入保护模式。

189 置PE位
190 加载机器状态字
191 段间跳转到8段0偏移。
解释如下：

到此，setup就结束了。程序跳到head处执行。