loader.asm

自己动手写操作系统 随书所有源代码和二进制文件

	mov	ch, al			; ch <- 柱面号
	and	dh, 1			; dh & 1 = 磁头号
	pop	bx			; 恢复 bx
	; 至此, "柱面号, 起始扇区, 磁头号" 全部得到 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
	mov	dl, [BS_DrvNum]		; 驱动器号 (0 表示 A 盘)
.GoOnReading:
	mov	ah, 2			; 读
	mov	al, byte [bp-2]		; 读 al 个扇区
	int	13h
	jc	.GoOnReading		; 如果读取错误 CF 会被置为 1, 这时就不停地读, 直到正确为止

	add	esp, 2
	pop	bp

	ret

;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: GetFATEntry
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
;	找到序号为 ax 的 Sector 在 FAT 中的条目, 结果放在 ax 中
;	需要注意的是, 中间需要读 FAT 的扇区到 es:bx 处, 所以函数一开始保存了 es 和 bx
GetFATEntry:
	push	es
	push	bx
	push	ax
	mov	ax, BaseOfKernelFile	; ┓
	sub	ax, 0100h		; ┣ 在 BaseOfKernelFile 后面留出 4K 空间用于存放 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 <- 余数
	cmp	dx, 0
	jz	LABEL_EVEN
	mov	byte [bOdd], 1
LABEL_EVEN:;偶数
	xor	dx, dx			; 现在 ax 中是 FATEntry 在 FAT 中的偏移量. 下面来计算 FATEntry 在哪个扇区中(FAT占用不止一个扇区)
	mov	bx, [BPB_BytsPerSec]
	div	bx			; dx:ax / BPB_BytsPerSec  ==>	ax <- 商   (FATEntry 所在的扇区相对于 FAT 来说的扇区号)
					;				dx <- 余数 (FATEntry 在扇区内的偏移)。
	push	dx
	mov	bx, 0			; bx <- 0	于是, es:bx = (BaseOfKernelFile - 100):00 = (BaseOfKernelFile - 100) * 10h
	add	ax, SectorNoOfFAT1	; 此句执行之后的 ax 就是 FATEntry 所在的扇区号
	mov	cl, 2
	call	ReadSector		; 读取 FATEntry 所在的扇区, 一次读两个, 避免在边界发生错误, 因为一个 FATEntry 可能跨越两个扇区
	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
;----------------------------------------------------------------------------


;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: KillMotor
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
;	关闭软驱马达
KillMotor:
	push	dx
	mov	dx, 03F2h
	mov	al, 0
	out	dx, al
	pop	dx
	ret
;----------------------------------------------------------------------------


; 从此以后的代码在保护模式下执行 ----------------------------------------------------
; 32 位代码段. 由实模式跳入 ---------------------------------------------------------
[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。
	jmp	$


%include	"lib.inc"


; 显示内存信息 --------------------------------------------------------------
DispMemInfo:
	push	esi
	push	edi
	push	ecx

	mov	esi, MemChkBuf
	mov	ecx, [dwMCRNumber]	;for(int i=0;i<[MCRNumber];i++) // 每次得到一个ARDS(Address Range Descriptor Structure)结构
.loop:					;{
	mov	edx, 5			;	for(int j=0;j<5;j++)	// 每次得到一个ARDS中的成员，共5个成员
	mov	edi, ARDStruct		;	{			// 依次显示：BaseAddrLow，BaseAddrHigh，LengthLow，LengthHigh，Type
.1:					;
	push	dword [esi]		;
	call	DispInt			;		DispInt(MemChkBuf[j*4]); // 显示一个成员
	pop	eax			;
	stosd				;		ARDStruct[j*4] = MemChkBuf[j*4];
	add	esi, 4			;
	dec	edx			;
	cmp	edx, 0			;
	jnz	.1			;	}
	call	DispReturn		;	printf("\n");
	cmp	dword [dwType], 1	;	if(Type == AddressRangeMemory) // AddressRangeMemory : 1, AddressRangeReserved : 2
	jne	.2			;	{
	mov	eax, [dwBaseAddrLow]	;
	add	eax, [dwLengthLow]	;
	cmp	eax, [dwMemSize]	;		if(BaseAddrLow + LengthLow > MemSize)
	jb	.2			;
	mov	[dwMemSize], eax	;			MemSize = BaseAddrLow + LengthLow;
.2:					;	}
	loop	.loop			;}
					;
	call	DispReturn		;printf("\n");
	push	szRAMSize		;
	call	DispStr			;printf("RAM size:");
	add	esp, 4			;
					;
	push	dword [dwMemSize]	;
	call	DispInt			;DispInt(MemSize);
	add	esp, 4			;

	pop	ecx
	pop	edi
	pop	esi
	ret
; ---------------------------------------------------------------------------

; 启动分页机制 --------------------------------------------------------------
SetupPaging:
	; 根据内存大小计算应初始化多少PDE以及多少页表
	xor	edx, edx
	mov	eax, [dwMemSize]
	mov	ebx, 400000h	; 400000h = 4M = 4096 * 1024, 一个页表对应的内存大小
	div	ebx
	mov	ecx, eax	; 此时 ecx 为页表的个数，也即 PDE 应该的个数
	test	edx, edx
	jz	.no_remainder
	inc	ecx		; 如果余数不为 0 就需增加一个页表
.no_remainder:
	push	ecx		; 暂存页表个数

	; 为简化处理, 所有线性地址对应相等的物理地址. 并且不考虑内存空洞.

	; 首先初始化页目录
	mov	ax, SelectorFlatRW
	mov	es, ax
	mov	edi, PageDirBase	; 此段首地址为 PageDirBase
	xor	eax, eax
	mov	eax, PageTblBase | PG_P  | PG_USU | PG_RWW
.1:
	stosd
	add	eax, 4096		; 为了简化, 所有页表在内存中是连续的.
	loop	.1

	; 再初始化所有页表
	pop	eax			; 页表个数
	mov	ebx, 1024		; 每个页表 1024 个 PTE
	mul	ebx
	mov	ecx, eax		; PTE个数 = 页表个数 * 1024
	mov	edi, PageTblBase	; 此段首地址为 PageTblBase
	xor	eax, eax
	mov	eax, PG_P  | PG_USU | PG_RWW
.2:
	stosd
	add	eax, 4096		; 每一页指向 4K 的空间
	loop	.2

	mov	eax, PageDirBase
	mov	cr3, eax
	mov	eax, cr0
	or	eax, 80000000h
	mov	cr0, eax
	jmp	short .3
.3:
	nop

	ret
; 分页机制启动完毕 ----------------------------------------------------------


; SECTION .data1 之开始 ---------------------------------------------------------------------------------------------
[SECTION .data1]

ALIGN	32

LABEL_DATA:
; 实模式下使用这些符号
; 字符串
_szMemChkTitle:			db	"BaseAddrL BaseAddrH LengthLow LengthHigh   Type", 0Ah, 0
_szRAMSize:			db	"RAM size:", 0
_szReturn:			db	0Ah, 0
;; 变量
_dwMCRNumber:			dd	0	; Memory Check Result
_dwDispPos:			dd	(80 * 6 + 0) * 2	; 屏幕第 6 行, 第 0 列。
_dwMemSize:			dd	0
_ARDStruct:			; Address Range Descriptor Structure
	_dwBaseAddrLow:		dd	0
	_dwBaseAddrHigh:	dd	0
	_dwLengthLow:		dd	0
	_dwLengthHigh:		dd	0
	_dwType:		dd	0
_MemChkBuf:	times	256	db	0
;
;; 保护模式下使用这些符号
szMemChkTitle		equ	BaseOfLoaderPhyAddr + _szMemChkTitle
szRAMSize		equ	BaseOfLoaderPhyAddr + _szRAMSize
szReturn		equ	BaseOfLoaderPhyAddr + _szReturn
dwDispPos		equ	BaseOfLoaderPhyAddr + _dwDispPos
dwMemSize		equ	BaseOfLoaderPhyAddr + _dwMemSize
dwMCRNumber		equ	BaseOfLoaderPhyAddr + _dwMCRNumber
ARDStruct		equ	BaseOfLoaderPhyAddr + _ARDStruct
	dwBaseAddrLow	equ	BaseOfLoaderPhyAddr + _dwBaseAddrLow
	dwBaseAddrHigh	equ	BaseOfLoaderPhyAddr + _dwBaseAddrHigh
	dwLengthLow	equ	BaseOfLoaderPhyAddr + _dwLengthLow
	dwLengthHigh	equ	BaseOfLoaderPhyAddr + _dwLengthHigh
	dwType		equ	BaseOfLoaderPhyAddr + _dwType
MemChkBuf		equ	BaseOfLoaderPhyAddr + _MemChkBuf


; 堆栈就在数据段的末尾
StackSpace:	times	1000h	db	0
TopOfStack	equ	BaseOfLoaderPhyAddr + $	; 栈顶
; SECTION .data1 之结束 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^