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

 

!
! SYS_SIZE is the number of clicks (16 bytes) to be loaded.
! 0x3000 is 0x30000 bytes = 196kB, more than enough for current
! versions of linux
!
SYSSIZE = 0x3000            !system模块的大小
!
!    bootsect.s        (C) 1991 Linus Torvalds
!
! bootsect.s is loaded at 0x7c00 by the bios-startup routines, and moves
! iself out of the way to address 0x90000, and jumps there.
!
! It then loads 'setup' directly after itself (0x90200), and the system
! at 0x10000, using BIOS interrupts. 
!
! NOTE! currently system is at most 8*65536 bytes long. This should be no
! problem, even in the future. I want to keep it simple. This 512 kB
! kernel size should be enough, especially as this doesn't contain the
! buffer cache as in minix
!
! The loader has been made as simple as possible, and continuos
! read errors will result in a unbreakable loop. Reboot by hand. It
! loads pretty fast by getting whole sectors at a time whenever possible.

.globl begtext, begdata, begbss, endtext, enddata, endbss    !全局标识符
.text                        !文本段
begtext:                
.data                        !数据段
begdata:                
.bss                        !堆栈段
begbss:
.text

SETUPLEN = 4                ! nr of setup-sectors    setup程序的扇区数
BOOTSEG  = 0x07c0            ! original address of boot-sector    
INITSEG  = 0x9000            ! we move boot here - out of the way
SETUPSEG = 0x9020            ! setup starts here
SYSSEG   = 0x1000            ! system loaded at 0x10000 (65536).
ENDSEG   = SYSSEG + SYSSIZE        ! where to stop loading
                                                            !    从0x10000加载system模块，大小为
! ROOT_DEV:    0x000 - same type of floppy as boot.
!        0x301 - first partition on first drive etc
ROOT_DEV = 0x306                            !根文件系统的在第二盘第一分区上

entry start                                        !连接程序从start处开始执行
start:
                                                            ! 47--56 行作用是将自身(bootsect) 从目前段位置 0x07c0(31k)
                                                            ! 移动到 0x9000(576k)处，共 256 字（512 字节），然后跳转到
                                                          ! 移动后代码的 go 标号处，也即本程序的下一语句处。
    mov    ax,#BOOTSEG
    mov    ds,ax                                        !    ds=07c0
    mov    ax,#INITSEG
    mov    es,ax                                        !    es=9000
    mov    cx,#256                                    !    cx=256=bootsect大小
    sub    si,si
    sub    di,di
    rep                                                    !    rep movb或rep movw根据cx的值，重复执行串传送指令
    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
    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）。
                                                            !    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。
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。
    mov    ds,ax                                        !    将ds    es    ss指向新的代码段
    mov    es,ax                                        !    因为程序设计堆栈操作，所以必须设置堆栈
! put stack at 0x9ff00.
    mov    ss,ax
    mov    sp,#0xFF00        ! arbitrary value >>512
                                                            ! ?
                                                            !    栈指针指向9ff00处，因为90200处放setup，setup大约占4个扇区
                                                            !    所以sp指向，（200+200*4+堆栈大小)之外
! load the setup-sectors directly after the bootblock.
! Note that 'es' is already set up.

load_setup:                                        !    cs指令的段基址+ip就指向了这里。
                                                            ! 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  
                                                            ! 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    
                                                            ! 重试，没有退路。INT 0x13 的使用方法如下：                               
                                                            ! 读扇区：                                                                
                                                            ! ah = 0x02 - 读磁盘扇区到内存；al = 需要读出的扇区数量；                 
                                                            ! 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)；
                                                            ! dh = 磁头号； dl = 驱动器号（如果是硬盘则要置位 7）；                   
                                                            ! es:bx 指向数据缓冲区； 如果出错则 CF 标志置位。 
                                                            !    INT 13h / AH = 02h - read disk sectors into memory.
                                                            !    input:
                                                            !    AL = number of sectors to read/write (must be nonzero)
                                                            !    CH = cylinder number (0..79).
                                                            !    CL = sector number (1..18).
                                                            !    DH = head number (0..1).
                                                            !    DL = drive number (0..3 , depends on quantity of FLOPPY_? files).
                                                            !    ES:BX points to data buffer.
                                                            !    return:
                                                            !    CF set on error.
                                                            !    CF clear if successful.
                                                            !    AH = status (0 - if successful).
                                                            !    AL = number of sectors transferred. 
                                                            !    Note: each sector has 512 bytes.  
                                                            !    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。                     
    mov    dx,#0x0000        ! drive 0, head 0                        dx=dl+dh
    mov    cx,#0x0002        ! sector 2, track 0                    cx=cl+ch
    mov    bx,#0x0200        ! address = 512, in INITSEG    es+bx=090200,
    mov    ax,#0x0200+SETUPLEN    ! service 2, nr of sectors    读磁盘的位置+读取的扇区数目
    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！
    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....
    mov    dx,#0x0000            !    否则复位磁盘，重新读取setup模块
    mov    ax,#0x0000        ! reset the diskette    复位磁盘
    int    0x13
    j    load_setup            !    无条件跳转

ok_load_setup:                                !?

! Get disk drive parameters, specifically nr of sectors/track

    mov    dl,#0x00
    mov    ax,#0x0800        ! AH=8 is get drive parameters
    int    0x13
    mov    ch,#0x00
    seg cs
    mov    sectors,cx
    mov    ax,#INITSEG
    mov    es,ax

! Print some inane message

    mov    ah,#0x03        ! read cursor pos
    xor    bh,bh
    int    0x10
    
    mov    cx,#24
    mov    bx,#0x0007        ! page 0, attribute 7 (normal)
    mov    bp,#msg1            !    显示加载system
    mov    ax,#0x1301        ! write string, move cursor
    int    0x10

! ok, we've written the message, now
! we want to load the system (at 0x10000)

    mov    ax,#SYSSEG
    mov    es,ax        ! segment of 0x010000
    call    read_it            !子程序调用，读取system，es为参数
    call    kill_motor

! After that we check which root-device to use. If the device is
! defined (!= 0), nothing is done and the given device is used.
! Otherwise, either /dev/PS0 (2,28) or /dev/at0 (2,8), depending
! on the number of sectors that the BIOS reports currently.

    seg cs
    mov    ax,root_dev
    cmp    ax,#0
    jne    root_defined
    seg cs
    mov    bx,sectors
    mov    ax,#0x0208        ! /dev/ps0 - 1.2Mb
    cmp    bx,#15
    je    root_defined
    mov    ax,#0x021c        ! /dev/PS0 - 1.44Mb
    cmp    bx,#18
    je    root_defined
undef_root:
    jmp undef_root
root_defined:
    seg cs
    mov    root_dev,ax

! after that (everyting loaded), we jump to
! the setup-routine loaded directly after
! the bootblock:

    jmpi    0,SETUPSEG

! This routine loads the system at address 0x10000, making sure
! no 64kB boundaries are crossed. We try to load it as fast as
! possible, loading whole tracks whenever we can.
!
! in:    es - starting address segment (normally 0x1000)
!
sread:    .word 1+SETUPLEN    ! sectors read of current track    
                                                    !    开始读取system在磁盘的开始扇区标号
                                                    !    1:bootsect mbr主引导扇区
                                                    !    SETUPLEN:setup所占的扇区数
                                                    ！sread：读取system开始的扇区数
head:    .word 0            ! current head
track:    .word 0            ! current track

read_it:
    mov ax,es
    test ax,#0x0fff        !    0x1000&&0x0ffff
die:    jne die            ! es must be at 64kB boundary    如果不在0x10000处，则进入死循环
    xor bx,bx        ! bx is starting address within segment
rp_read:
    mov ax,es
    cmp ax,#ENDSEG        ! have we loaded all yet?
    jb ok1_read                !    如果未结束，继续读取
    ret
ok1_read:
    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
    mov ax,sectors        !    读取磁道的扇区数
    sub ax,sread            !    减去已读的磁道扇区数
    mov cx,ax                    !    cx=未读的扇区数
    shl cx,#9                    !    逻辑左移指令    cx=cx*512
    add cx,bx                    
    jnc ok2_read
    je ok2_read
    xor ax,ax
    sub ax,bx
    shr ax,#9
ok2_read:
    call read_track
    mov cx,ax
    add ax,sread
    seg cs
    cmp ax,sectors
    jne ok3_read
    mov ax,#1
    sub ax,head
    jne ok4_read
    inc track
ok4_read:
    mov head,ax
    xor ax,ax
ok3_read:
    mov sread,ax
    shl cx,#9
    add bx,cx
    jnc rp_read
    mov ax,es
    add ax,#0x1000
    mov es,ax
    xor bx,bx
    jmp rp_read

read_track:
    push ax
    push bx
    push cx
    push dx
    mov dx,track
    mov cx,sread
    inc cx
    mov ch,dl
    mov dx,head
    mov dh,dl
    mov dl,#0
    and dx,#0x0100
    mov ah,#2
    int 0x13
    jc bad_rt
    pop dx
    pop cx
    pop bx
    pop ax
    ret
bad_rt:    mov ax,#0
    mov dx,#0
    int 0x13
    pop dx
    pop cx
    pop bx
    pop ax
    jmp read_track

!/*
! * This procedure turns off the floppy drive motor, so
! * that we enter the kernel in a known state, and
! * don't have to worry about it later.
! */
kill_motor:
    push dx
    mov dx,#0x3f2
    mov al,#0
    outb
    pop dx
    ret

sectors:
    .word 0

msg1:
    .byte 13,10
    .ascii "Loading system ..."
    .byte 13,10,13,10

.org 508
root_dev:
    .word ROOT_DEV
boot_flag:
    .word 0xAA55

.text
endtext:
.data
enddata:
.bss
endbss: