《Orange's 一个操作系统的实现》读书手记 1 --- [马上动手写一个最小的“操作系统”]

说在前面


做了一个"
艰难的"
决定。本书是在2009
年11
月22
日买的，到现在已经一年多了，大多数时间它都是在睡大觉。毕竟是"x86
汇编"
和"
操作系统"
的，听上去感觉相当的古老和神秘！以前上80x86
汇编语言课时，我就体验过它的云里雾里了，要学好它，一定要有打持久战和攻坚战的心理准备。

现在我来到华清远见嵌入式长期班培训，难得有这份闲情逸致来研究一下操作系统。（课程很多，忙里偷闲）

本章的操作系统麻雀虽小五脏甚至连胚胎都还不是，但我相信，在作者的“
步步为营是我们的战术，成就感是我们的宗旨”
的引领下，麻雀终有长成大雕的一天。

就让我们摘掉酒瓶底，换上哈勃望远镜，一起窥视OS
的那些事吧！(
最近把眼镜给戒了^^)

马上动手写一个最小的“
操作系统”

虽说万事开头难，但有时也未必。比如说，写一个有实用价值的操作系统是一项艰巨的工作，但一个最小的操作系统或许很容易就实现了。现在我们就来实现一个小得无法再小的“
操作系统” ......

1.1

准备工作


对于写程序，准备工作无非就是硬件和软件两方面：

1.
硬件

一台计算机(linux
操作系统或windows
操作系统) (
我的环境是window xp + vmware6 + ubuntu8.10

)

一张空白软盘 (
现在这东东可不好找!

)

2.
软件

汇编编译器NASM (
为什么要选它？
)

软盘绝对扇区读写工具, linux
下可用dd
命令

1.2

十分钟完成的操作系统


org
07c00h

;

告诉编译器程序加载到7c00
处

mov ax, cs

mov ds, ax

mov es, ax

call
DispStr
;
调用显示字符串例程

jmp
$
;
无限循环

DispStr:

mov ax, BootMessage

mov bp,
ax
;ES:BP =
串地址

mov cx,
16
;CX =
串长度

mov ax,
01301h
;AH = 13, AL = 01h

mov bx,
000ch
;
页号为
0(BH = 0)
黑底红字
(BL = 0ch ,
高亮
)

mov dl, 0

int
10h
;10h
号中断

ret

BootMessage:
db
"Hello, OS world!"

times 510-($-$$)
db

0
;
填充剩下的空间，使生成的二进制代码恰好为512
字节

dw
0xaa55

;
结束标志

保存为boot.asm
。

编译一下：nasm boot.asm -o
boot.bin

别急，NASM
都还没装呢！

1.3

引导扇区


如果选择从软盘启动，计算机会检查软盘的0
面0
磁道1
扇区
，若发现它以0xAA55
结束
，则BIOS
认为它是一个引导扇区
。一旦BIOS
发现了引导扇区，就会将512
字节的内容装载到内存0000:7c00
处,
然后跳转到0000:7c00
处将控制权交给这段引导代码。

1.4


代码解释


1.
方括号[]

在NASM
中任何
不被方括号[]
括起来的标签或变量名都被认为是地址

。

2.$
和 $$

$
表示当前行被汇编后的地址；$$
表示一个节（section
）的开始处被汇编后的地址,
在本程序中$$
实际就是0x7c00
。times 510-($-$$) db 0
表示将这个字节重复510-
（$-$$
）遍，把剩下的空间不停地填0
，直到510
字节为止，加结束标志0xaa55
占用的2
字节，恰好是512
字节。

3.网友Hector解释得非常详细，直接引用过来：

table.MsoNormalTable { font-size: 10pt; font-family: "Times New Roman"; }

这个代码段是存于磁盘引导扇区的系统引导（自举）程序。若存于硬盘第一个扇区，则这段代码称为：硬盘主引导记录；若存于硬盘某个分区的第一个扇区，则称为：分区引导记录；若存于软盘的第一个扇区，则称为：软盘引导记录。称为磁盘引导记录的重要标志是：

dw 0xaa55

磁盘的一个扇区是512
字节，标志0xaa55
存于这个扇区的最后一个字（两字节，偏移地址为：1FEH
），其余空间用于存储指令代码和一些参数、
提示信息等。磁盘引导记录由ROM BIOS
的INT 19H(
引导加载程序，相当于热启动系统，对应的快捷键为：Ctrl+Alt+Del)
，固定装入内存的0000:7C00H
，然后将控制权交给磁盘引导
程序，相当于开始执行下面的程序段。下面详细解答一下这个程序段的功能：

org 07c00h ;
调整偏移量伪指令ORG
，指定下面的指令从7c00h
处开始，因为BIOS
一旦发现引导扇区，就会将这512
字节装载到内存0000
：7c00
处

mov ax, cs ;
数据传送指令，将代码段寄存器cs
的内容赋给通用寄存器ax

mov ds, ax ;ax→ds
，使数据段与代码段在同一个段

mov es, ax ;ax→es
，使附加段与代码段在同一个段

call DispStr ;
调用子程序DispStr
，显示字符串信息：Hello, OS world!

jmp $ ;$
表示当前地址，实现死循环

DispStr: ;
子程序：显示字符串

mov ax, BootMessage ;BootMessage
的首地址给ax

mov bp, ax ;BootMessage
首地址给堆栈指针BP

mov cx, 16 ;
要显示的字符数

mov ax, 01301h ;AH=13h
，int 10h
，即视频中断13h
号功能：写字符串；AL=01H
，表示写完字符串后，更新光标位置

mov bx, 000ch ;BH=0
，页号（视频缓冲区是分页的），初学者暂时不必理会；BL=0CH
，字符显示属性，以黑底亮红显示字符

mov dl, 0 ;DH
、DL=
写串的光标位置，DH=
行号，DL=
列号

int 10h ;
调用视频中断

ret ;
子程序返回指令，返回调用者

BootMessage: db “Hello, OS world!” ;
要显示的字符串信息

times 510-($-$$) db 0 ;$
是当前地址，$$
是首地址，总体意思就是从此处一直到510
都用0
填充

dw 0xaa55 ;
磁盘引导记录重要标志 ，最后2
个字节代表这是引导扇区。

1.5


水面下的冰山


每一个问题都是一把锁，你要相信，世界上一定存在在把钥匙 可以打开这把锁。你也一定能找到这把钥匙。