?? loader.asm
字號:
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; loader.asm
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; Forrest Yu, 2005
; ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
org 0100h
jmp LABEL_START ; Start
; 下面是 FAT12 磁盤的頭, 之所以包含它是因為下面用到了磁盤的一些信息
%include "fat12hdr.inc"
%include "load.inc"
%include "pm.inc"
; GDT ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
; 段基址 段界限 , 屬性
LABEL_GDT: Descriptor 0, 0, 0 ; 空描述符
LABEL_DESC_FLAT_C: Descriptor 0, 0fffffh, DA_CR | DA_32 | DA_LIMIT_4K ; 0 ~ 4G
LABEL_DESC_FLAT_RW: Descriptor 0, 0fffffh, DA_DRW | DA_32 | DA_LIMIT_4K ; 0 ~ 4G
LABEL_DESC_VIDEO: Descriptor 0B8000h, 0ffffh, DA_DRW | DA_DPL3 ; 顯存首地址
; GDT ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
GdtLen equ $ - LABEL_GDT
GdtPtr dw GdtLen ; 段界限
dd BaseOfLoaderPhyAddr + LABEL_GDT ; 基地址
; GDT 選擇子 ----------------------------------------------------------------------------------
SelectorFlatC equ LABEL_DESC_FLAT_C - LABEL_GDT
SelectorFlatRW equ LABEL_DESC_FLAT_RW - LABEL_GDT
SelectorVideo equ LABEL_DESC_VIDEO - LABEL_GDT + SA_RPL3
; GDT 選擇子 ----------------------------------------------------------------------------------
BaseOfStack equ 0100h
LABEL_START: ; <--- 從這里開始 *************
mov ax, cs
mov ds, ax
mov es, ax
mov ss, ax
mov sp, BaseOfStack
mov dh, 0 ; "Loading "
call DispStrRealMode ; 顯示字符串
; 得到內存數
mov ebx, 0 ; ebx = 后續值, 開始時需為 0
mov di, _MemChkBuf ; es:di 指向一個地址范圍描述符結構（Address Range Descriptor Structure）
.MemChkLoop:
mov eax, 0E820h ; eax = 0000E820h
mov ecx, 20 ; ecx = 地址范圍描述符結構的大小
mov edx, 0534D4150h ; edx = 'SMAP'
int 15h ; int 15h
jc .MemChkFail
add di, 20
inc dword [_dwMCRNumber] ; dwMCRNumber = ARDS 的個數
cmp ebx, 0
jne .MemChkLoop
jmp .MemChkOK
.MemChkFail:
mov dword [_dwMCRNumber], 0
.MemChkOK:
; 下面在 A 盤的根目錄尋找 KERNEL.BIN
mov word [wSectorNo], SectorNoOfRootDirectory
xor ah, ah ; ┓
xor dl, dl ; ┣ 軟驅復位
int 13h ; ┛
LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN:
cmp word [wRootDirSizeForLoop], 0 ; ┓
jz LABEL_NO_KERNELBIN ; ┣ 判斷根目錄區是不是已經讀完, 如果讀完表示沒有找到 KERNEL.BIN
dec word [wRootDirSizeForLoop] ; ┛
mov ax, BaseOfKernelFile
mov es, ax ; es <- BaseOfKernelFile
mov bx, OffsetOfKernelFile ; bx <- OffsetOfKernelFile 于是, es:bx = BaseOfKernelFile:OffsetOfKernelFile = BaseOfKernelFile * 10h + OffsetOfKernelFile
mov ax, [wSectorNo] ; ax <- Root Directory 中的某 Sector 號
mov cl, 1
call ReadSector
mov si, KernelFileName ; ds:si -> "KERNEL BIN"
mov di, OffsetOfKernelFile ; es:di -> BaseOfKernelFile:???? = BaseOfKernelFile*10h+????
cld
mov dx, 10h
LABEL_SEARCH_FOR_KERNELBIN:
cmp dx, 0 ; ┓
jz LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR ; ┣ 循環次數控制, 如果已經讀完了一個 Sector, 就跳到下一個 Sector
dec dx ; ┛
mov cx, 11
LABEL_CMP_FILENAME:
cmp cx, 0 ; ┓
jz LABEL_FILENAME_FOUND ; ┣ 循環次數控制, 如果比較了 11 個字符都相等, 表示找到
dec cx ; ┛
lodsb ; ds:si -> al
cmp al, byte [es:di] ; if al == es:di
jz LABEL_GO_ON
jmp LABEL_DIFFERENT
LABEL_GO_ON:
inc di
jmp LABEL_CMP_FILENAME ; 繼續循環
LABEL_DIFFERENT:
and di, 0FFE0h ; else┓ 這時di的值不知道是什么, di &= e0 為了讓它是 20h 的倍數
add di, 20h ; ┃
mov si, KernelFileName ; ┣ di += 20h 下一個目錄條目
jmp LABEL_SEARCH_FOR_KERNELBIN; ┛
LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR:
add word [wSectorNo], 1
jmp LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN
LABEL_NO_KERNELBIN:
mov dh, 2 ; "No KERNEL."
call DispStrRealMode ; 顯示字符串
jmp $ ; 沒有找到 KERNEL.BIN, 死循環在這里
LABEL_FILENAME_FOUND: ; 找到 KERNEL.BIN 后便來到這里繼續
mov ax, RootDirSectors
and di, 0FFF0h ; di -> 當前條目的開始
push eax
mov eax, [es : di + 01Ch] ; ┓
mov dword [dwKernelSize], eax ; ┛保存 KERNEL.BIN 文件大小
pop eax
add di, 01Ah ; di -> 首 Sector
mov cx, word [es:di]
push cx ; 保存此 Sector 在 FAT 中的序號
add cx, ax
add cx, DeltaSectorNo ; 這時 cl 里面是 LOADER.BIN 的起始扇區號 (從 0 開始數的序號)
mov ax, BaseOfKernelFile
mov es, ax ; es <- BaseOfKernelFile
mov bx, OffsetOfKernelFile ; bx <- OffsetOfKernelFile 于是, es:bx = BaseOfKernelFile:OffsetOfKernelFile = BaseOfKernelFile * 10h + OffsetOfKernelFile
mov ax, cx ; ax <- Sector 號
LABEL_GOON_LOADING_FILE:
push ax ; ┓
push bx ; ┃
mov ah, 0Eh ; ┃ 每讀一個扇區就在 "Loading " 后面打一個點, 形成這樣的效果:
mov al, '.' ; ┃
mov bl, 0Fh ; ┃ Loading ......
int 10h ; ┃
pop bx ; ┃
pop ax ; ┛
mov cl, 1
call ReadSector
pop ax ; 取出此 Sector 在 FAT 中的序號
call GetFATEntry
cmp ax, 0FFFh
jz LABEL_FILE_LOADED
push ax ; 保存 Sector 在 FAT 中的序號
mov dx, RootDirSectors
add ax, dx
add ax, DeltaSectorNo
add bx, [BPB_BytsPerSec]
jmp LABEL_GOON_LOADING_FILE
LABEL_FILE_LOADED:
call KillMotor ; 關閉軟驅馬達
mov dh, 1 ; "Ready."
call DispStrRealMode ; 顯示字符串
; 下面準備跳入保護模式 -------------------------------------------
; 加載 GDTR
lgdt [GdtPtr]
; 關中斷
cli
; 打開地址線A20
in al, 92h
or al, 00000010b
out 92h, al
; 準備切換到保護模式
mov eax, cr0
or eax, 1
mov cr0, eax
; 真正進入保護模式
jmp dword SelectorFlatC:(BaseOfLoaderPhyAddr+LABEL_PM_START)
;============================================================================
;變量
;----------------------------------------------------------------------------
wRootDirSizeForLoop dw RootDirSectors ; Root Directory 占用的扇區數
wSectorNo dw 0 ; 要讀取的扇區號
bOdd db 0 ; 奇數還是偶數
dwKernelSize dd 0 ; KERNEL.BIN 文件大小
;============================================================================
;字符串
;----------------------------------------------------------------------------
KernelFileName db "KERNEL BIN", 0 ; KERNEL.BIN 之文件名
; 為簡化代碼, 下面每個字符串的長度均為 MessageLength
MessageLength equ 9
LoadMessage: db "Loading "
Message1 db "Ready. "
Message2 db "No KERNEL"
;============================================================================
;----------------------------------------------------------------------------
; 函數名: DispStrRealMode
;----------------------------------------------------------------------------
; 運行環境:
; 實模式（保護模式下顯示字符串由函數 DispStr 完成）
; 作用:
; 顯示一個字符串, 函數開始時 dh 中應該是字符串序號(0-based)
DispStrRealMode:
mov ax, MessageLength
mul dh
add ax, LoadMessage
mov bp, ax ; ┓
mov ax, ds ; ┣ ES:BP = 串地址
mov es, ax ; ┛
mov cx, MessageLength ; CX = 串長度
mov ax, 01301h ; AH = 13, AL = 01h
mov bx, 0007h ; 頁號為0(BH = 0) 黑底白字(BL = 07h)
mov dl, 0
add dh, 3 ; 從第 3 行往下顯示
int 10h ; int 10h
ret
;----------------------------------------------------------------------------
; 函數名: ReadSector
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
; 從序號(Directory Entry 中的 Sector 號)為 ax 的的 Sector 開始, 將 cl 個 Sector 讀入 es:bx 中
ReadSector:
; -----------------------------------------------------------------------
; 怎樣由扇區號求扇區在磁盤中的位置 (扇區號 -> 柱面號, 起始扇區, 磁頭號)
; -----------------------------------------------------------------------
; 設扇區號為 x
; ┌ 柱面號 = y >> 1
; x ┌ 商 y ┤
; -------------- => ┤ └ 磁頭號 = y & 1
; 每磁道扇區數 │
; └ 余 z => 起始扇區號 = z + 1
push bp
mov bp, sp
sub esp, 2 ; 辟出兩個字節的堆棧區域保存要讀的扇區數: byte [bp-2]
mov byte [bp-2], cl
push bx ; 保存 bx
mov bl, [BPB_SecPerTrk] ; bl: 除數
div bl ; y 在 al 中, z 在 ah 中
inc ah ; z ++
mov cl, ah ; cl <- 起始扇區號
mov dh, al ; dh <- y
shr al, 1 ; y >> 1 (其實是 y/BPB_NumHeads, 這里BPB_NumHeads=2)
mov ch, al ; ch <- 柱面號
and dh, 1 ; dh & 1 = 磁頭號
pop bx ; 恢復 bx
; 至此, "柱面號, 起始扇區, 磁頭號" 全部得到 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
mov dl, [BS_DrvNum] ; 驅動器號 (0 表示 A 盤)
.GoOnReading:
mov ah, 2 ; 讀
mov al, byte [bp-2] ; 讀 al 個扇區
int 13h
jc .GoOnReading ; 如果讀取錯誤 CF 會被置為 1, 這時就不停地讀, 直到正確為止
add esp, 2
pop bp
ret
;----------------------------------------------------------------------------
; 函數名: GetFATEntry
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
; 找到序號為 ax 的 Sector 在 FAT 中的條目, 結果放在 ax 中
; 需要注意的是, 中間需要讀 FAT 的扇區到 es:bx 處, 所以函數一開始保存了 es 和 bx
GetFATEntry:
push es
push bx
push ax
mov ax, BaseOfKernelFile ; ┓
sub ax, 0100h ; ┣ 在 BaseOfKernelFile 后面留出 4K 空間用于存放 FAT
mov es, ax ; ┛
pop ax
mov byte [bOdd], 0
mov bx, 3
mul bx ; dx:ax = ax * 3
mov bx, 2
div bx ; dx:ax / 2 ==> ax <- 商, dx <- 余數
cmp dx, 0
jz LABEL_EVEN
mov byte [bOdd], 1
LABEL_EVEN:;偶數
xor dx, dx ; 現在 ax 中是 FATEntry 在 FAT 中的偏移量. 下面來計算 FATEntry 在哪個扇區中(FAT占用不止一個扇區)
mov bx, [BPB_BytsPerSec]
div bx ; dx:ax / BPB_BytsPerSec ==> ax <- 商 (FATEntry 所在的扇區相對于 FAT 來說的扇區號)
; dx <- 余數 (FATEntry 在扇區內的偏移)。
push dx
mov bx, 0 ; bx <- 0 于是, es:bx = (BaseOfKernelFile - 100):00 = (BaseOfKernelFile - 100) * 10h
add ax, SectorNoOfFAT1 ; 此句執行之后的 ax 就是 FATEntry 所在的扇區號
mov cl, 2
call ReadSector ; 讀取 FATEntry 所在的扇區, 一次讀兩個, 避免在邊界發生錯誤, 因為一個 FATEntry 可能跨越兩個扇區
pop dx
add bx, dx
mov ax, [es:bx]
cmp byte [bOdd], 1
jnz LABEL_EVEN_2
shr ax, 4
LABEL_EVEN_2:
and ax, 0FFFh
LABEL_GET_FAT_ENRY_OK:
pop bx
pop es
ret
;----------------------------------------------------------------------------
;----------------------------------------------------------------------------
; 函數名: KillMotor
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
; 關閉軟驅馬達
KillMotor:
push dx
mov dx, 03F2h
mov al, 0
out dx, al
pop dx
ret
;----------------------------------------------------------------------------
; 從此以后的代碼在保護模式下執行 ----------------------------------------------------
; 32 位代碼段. 由實模式跳入 ---------------------------------------------------------
[SECTION .s32]
ALIGN 32
[BITS 32]
LABEL_PM_START:
mov ax, SelectorVideo
mov gs, ax
mov ax, SelectorFlatRW
mov ds, ax
mov es, ax
mov fs, ax
mov ss, ax
mov esp, TopOfStack
push szMemChkTitle
call DispStr
add esp, 4
call DispMemInfo
call SetupPaging
;mov ah, 0Fh ; 0000: 黑底 1111: 白字
;mov al, 'P'
;mov [gs:((80 * 0 + 39) * 2)], ax ; 屏幕第 0 行, 第 39 列。
call InitKernel
;jmp $
;***************************************************************
jmp SelectorFlatC:KernelEntryPointPhyAddr ; 正式進入內核 *
;***************************************************************
; 內存看上去是這樣的：
; ┃ ┃
; ┃ . ┃
; ┃ . ┃
; ┃ . ┃
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃
; ┃■■■■■■Page Tables■■■■■■┃
; ┃■■■■■(大小由LOADER決定)■■■■┃
; 00101000h ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ PageTblBase
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃
; 00100000h ┃■■■■Page Directory Table■■■■┃ PageDirBase <- 1M
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃
; F0000h ┃□□□□□□□System ROM□□□□□□┃
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃
; E0000h ┃□□□□Expansion of system ROM □□┃
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃
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