操作系統--突破512字節的限制

一.在突破512字節

Q:主引導程序中如何進行字符串打印？--直接打印
A.BIOS中的字符串打印
1.指定打印參數(AX=0x1301,BX=0x0007)--不借助循環
2.指定字符串的內存地址(ES:BP=串地址)--通過段地址與段偏移來確定
3.指定字符串的長度(CX=串長度)
4.中斷調用(int 0x10)

B.匯編小貼士
1.匯編中可以定義函數--函數名使用標簽定義
call function;函數體的最后一條指令為ret
2.如果代碼中定義了函數，那么需要定義棧空間
主要用于保存關鍵寄存器的值；棧頂地址通過sp寄存器保存
3.匯編中的"常量定義"--equ
用法是-Const equ 0x7c00;它同時與dx(db,dw,dd)有區別，區別主要在dx定義占用相應的內存空間，equ定義不會占用任何內存空間
C.實驗-定義打印函數
a.首先可以利用makefile將主引導程序的創建以及二進制編譯文件的創建過程簡單化

.PHONY : all clean rebuild

SRC := boot.asm
OUT := boot.bin
IMG := data.img

RM := rm -fr

all : $(OUT) $(IMG)
    dd if=$(OUT) of=$(IMG) bs=512 count=1 conv=notrunc
    @echo "Success!"

$(IMG) :
    bximage $@ -q -fd -size=1.44

$(OUT) : $(SRC)
    nasm $^ -o $@

clean :
    $(RM) $(IMG) $(OUT)

rebuild :
    @$(MAKE) clean
    @$(MAKE) all

從make的結果可以看出，運行成功，這樣使得之后的修改編譯過程變的簡便
對boot.asm 文件進行設置

org 0x7c00

jmp short start
nop

start:
    mov ax, cs
    mov ss, ax
    mov ds, ax
    mov es, ax
    mov sp, ax

    mov ax, MsgStr//打印的匯編實現
    mov cx, 6

    mov bp, ax
    mov ax, ds
    mov es, ax
    mov ax, 0x1301
    mov bx, 0x0007 

    int 0x10

last:
    hlt
    jmp last    

MsgStr db  "MyDTOS ..."  //打印的字符串
Buf:
    times 510-($-$$) db 0x00
    db 0x55, 0xaa

打印的字符串的結果

但是在設置的時候并沒有打印函數，所以要在asm文件對匯編代碼進行改進
在這里要進行三步--1.首先對打印函數進行了定義2.然后對棧空間進行定義--定義起始地址3.最后將sp棧頂指針寄存器指向定義棧的起始地址處

二.主引導程序中如何讀取指定扇區處的數據？

A.軟盤的構造
1.一個軟盤有兩個盤面，每個盤面對應一個磁頭
2.每一個盤面被劃分為若干個圓圈，成為柱面
3.每一個柱面被劃分為若干個扇區，每個扇區512字節

軟盤數據的讀寫--軟盤數據一扇區512字節為單位進行讀取，指定數據所在位置的磁頭號，柱面號，扇區號。它的計算公式為

在BIOS中的軟盤數據讀取(int 0x13)

軟盤數據的讀寫流程

在這里我們需要注意的是，匯編中的16為除法操作(div)--被除數放到AX寄存器，除數放到通用寄存器或內存單元(8位)，結果是商位于AL,余數位于AH
1.先根據上面提到的知識對asm文件進行修改，以及對虛擬軟盤進行查看

org 0x7c00

jmp short start
nop

define:
    BaseOfStack equ 0x7c00

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, 34//讀取的為34扇區的原因是將data.img以二進制進行查看時 它是在34扇區 有29個字節
    mov cx, 1
    mov bx, Buf

    call ReadSector

    mov bp, Buf
    mov cx, 29

    call Print

last:
    hlt
    jmp last    

; es:bp --> string address
; cx    --> string length
Print:
    mov ax, 0x1301
    mov bx, 0x0007
    int 0x10
    ret

; no parameter
ResetFloppy://寫入軟驅
    push ax
    push dx//入棧

    mov ah, 0x00
    mov dl, [BS_DrvNum]
    int 0x13

    pop dx
    pop ax//出棧

    ret

; ax    --> logic sector number
; cx    --> number of sector
; es:bx --> target address
ReadSector://讀取軟驅
    push bx
    push cx
    push dx
    push ax

    call ResetFloppy

    push bx
    push cx

    mov bl, [BPB_SecPerTrk]
    div bl
    mov cl, ah//余數
    add cl, 1//計算扇區號
    mov ch, al//商
    shr ch, 1//商右移以為  柱面號
    mov dh, al
    and dh, 1//磁頭號
    mov dl, [BS_DrvNum]

    pop ax
    pop bxa

    mov ah, 0x02

read:    
    int 0x13
    jc read//讀取失敗  再進行讀取

    pop ax
    pop dx
    pop cx
    pop bx

    ret

MsgStr db  "MyDTOS!"    
MsgLen equ ($-MsgStr)
Buf:
    times 510-($-$$) db 0x00
    db 0x55, 0xaa

2.對其進行驗證，看其打印結果

小結
1.當匯編代碼中定義了函數，那么需要定義棧空間
2.讀取數據前，邏輯扇區號需要轉化為磁盤的物理位置
3.物理軟盤上的數據位置由磁頭號，柱面號，扇區唯一確定
4.軟盤數據以扇區512為單位進行讀取

三.突破512字節下

在這里我們要做的是

整體進行的思路是

Q:現在的問題是如何在根目錄中查找目標文件？
A.內存比較
1.指定源起始地址(DS:SI)
2.指定目標起始地址(ES:DI)
3.判斷在期望長度(CX)內每一個字節是否都相等

匯編中比較和跳轉命令
cmp cx,0--比較cx的值是否為0
jz equal--如果比較的結果為真，則跳轉到equal標簽處
B.需要一個內存比較函數，然后查找根目錄區是否存在目標文件

org 0x7c00

jmp short start
nop

define:
    BaseOfStack      equ 0x7c00
    RootEntryOffset  equ 19
    RootEntryLength  equ 14

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
    jmp last

output:    
    mov bp, MsgStr
    mov cx, MsgLen
    call Print

last:
    hlt
    jmp last    

exist:
noexist:
    pop cx
    pop bp
    pop di

    ret

MemCmp:
    push si
    push di
    push ax

compare://比較函數的實現
    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:   //不相等時
    pop ax
    pop di
    pop si

    ret

Print:
    mov ax, 0x1301
    mov bx, 0x0007
    int 0x10
    ret

; no parameter
ResetFloppy:
    push ax
    push dx

    mov ah, 0x00
    mov dl, [BS_DrvNum]
    int 0x13

    pop dx
    pop ax

    ret

ReadSector:
    push bx
    push cx
    push dx
    push ax

    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

    pop ax
    pop dx
    pop cx
    pop bx

    ret

MsgStr db  "MyDTOS!"    
MsgLen equ ($-MsgStr)
Target db  "MyDTOS!"
TarLen equ ($-Target)
Buf:
    times 510-($-$$) db 0x00
    db 0x55, 0xaa

打印的結果

從打印結果可以知道調用了在前面的比較函數中的label下的print函數，由此可得cx寄存器為，可以得到兩個寄存器的地址是相等的