学习linux0.11内核代码——引导启动程序bootsect.s（2）

缺乏、安全感 2022-05-15 12:39 520阅读 0赞

二、 bootsect.s程序  
1、 在PC加电自检后，ROM-BIOS会把引导扇区代码bootsect加载到0x7C00处并执行，执行过程中bootsect把自己移到0x90000处。程序主要负责：  
1）把从磁盘第2扇区开始的4个扇区的setup模块（setup.s生成）加载到内存0x90200处（此处为紧接着ROM-BIOS之后），加载后内存如下分布（第一扇区即存放bootsect.s）：  
![这里写图片描述][70]

2） 利用BIOS中断0x13取磁盘参数表中当前启动引导盘的参数  
3） 屏幕显示“Loading system…”  
4） 把磁盘setup模块后面的system模块加载到内存0x10000  
5） 确定根文件系统设备号并保存其设备号于root\_dev  
6） 跳转到setup程序开始处（即0x90200）执行setup程序

2、 根据源代码分析每一步骤执行过程  
1） 执行bootsect过程中，bootsect把自己移到0x90000

…
    BOOTSEG  = 0x07c0                      ! original address of boot-sector
    INITSEG  = 0x9000                         ! we move boot here - out of the way
    …
    
    entry _start
    _start:
        mov  ax,#BOOTSEG    
        mov  ds,ax                             !ds寄存器置为0x07c0
        mov  ax,#INITSEG
        mov  es,ax                             !es寄存器置为0x9000
        mov  cx,#256                         !设置计数器，计数256
        sub    si,si                              
        sub    di,di                              !sub是做减法操作，此处将si，di自己减自己，即置0。
                                             !移动时源地址ds：si=0x07c0：0x0000，目的地址es：di=0x9000：0x0000
                                             !即将BIOS移动到0x9000（0x07c0用于放置bootsect.s）
        rep                       !rep指令作用：重复执行后面一句操作，并递减cx的值，直到cx=0停止
        movw                  !movw指令作用：这里从内存[si]处移动cx个字到[di]；注意一次的移动单位是“字”，mov指令+w（word）是一次移动一个字
       jmpi  go,INITSEG                 !将BIOS移动到0x9000后，跳转（go）到INITSEG（0x9000）

上面一段代码的作用是将bootsect自身从位置0x07c0移动到0x9000处，共256个字（512字节），然后跳转到go的标号处。代码主要设定源地址和目标地址后，使用循环指令rep和移动指令movw进行移动。  
不过有点疑问的是汇报mov指令的使用：  
mov dst, src  
dst是目的操作数，src是源操作数，指令实现的功能是：将源操作数送到目的操作数中，即：(dst) <–(src)  
而代码中movw后面并没有跟目的和源操作数，不知道是当时汇编（0.11版本时）格式和现在不同，还是默认目的和源操作数为sd，ea？

2） 把从磁盘第2扇区开始的4个扇区的setup模块（setup.s生成）加载到内存0x90200处

go:        mov  ax,cs
        mov  ds,ax
        mov  es,ax   !ds、es都置成移动后代码所在的段处（0x9000）
    ! put stack at 0x9ff00. 下面两条指令是将堆栈指针sp指向0x9ff00处（即0x9000:0xff00）
        mov  ss,ax  
       mov  sp,#0xFF00                  ! arbitrary value >>512

在这里，CPU已移动到0x90000位置处执行（注意物理地址=段地址\*10H+偏移地址是0x9000\*10H+0x0000）。  
这段代码的作用是设置几个段寄存器ds、es，另外包括栈寄存器ss和sp，其中ax只是个赋值的中间变量，为后面移动setup模块做好准备。  
有疑问的是cs寄存器的值，原谅我找了前面所有代码，都没看到cs的初始化赋值，但是注释意思是cs值为0x9000…  
在上面设置好寄存器的值后，接下来是实现在bootsect程序块后紧接着加载setup模块代码数据。  
下面代码是利用BIOS的中断INT 0x13将setup模块从磁盘第2个扇区开始读到0x90200处（为什么是0x90200处？因为bootsect放置在0x90000处，大小为512字节，即bootsect所占空间结束为0x90000+512字节，即0x90000+0x00200，而setup模块紧跟其后，所以放置位置只要大于此结束值即可），共读4个扇区。

INT 0x13的使用方法：
    ah = 0x20-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（位0-5），磁道号高2位（位6-7）；
    dh = 磁头号；  dl = 驱动器号；
    es：bx = 指向数据缓冲区； 
    如果出错则CF标志置位，ah中是出错码。

load_setup:
        mov  dx,#0x0000                  ! drive 0, head 0  dx为0x0000，即dh为0x00，dl为0x00，即磁头号0，驱动器0
        mov  cx,#0x0002                   ! sector 2, track 0  同上磁道号0（低8位和高2位都是0）， 开始扇区为2（从cl的低5位得到）
      mov  bx,#0x0200                  ! address = 512, in INITSEG  数据缓冲区0x90200，注意前面es已设置为0x9000，设置bx为0x0200，即数据缓冲区为0x9000*10H+0x0200=0x90200
        mov  ax,#0x0200+SETUPLEN    ! service 2, nr of sectors SETUPLEN初始设置为4，这里0x0200+4，ah=0x02（读磁盘扇区到内存？？，我也不是很明白），al=4（即需要读出4个扇区）。
        int     0x13                    ! read it  打开中断
        jnc     ok_load_setup              ! ok – continue  jnc指令：如果（上条指令）成功，则跳转，即中断INT 0x13成功，则继续执行ok_load_setup
        mov  dx,#0x0000                  !如果不成功，则复位驱动器，并重试（重新跳转函数load_setup）
        mov  ax,#0x0000                   ! reset the diskette
        int     0x13
       j        load_setup

这段主要是对中断INT 0x13的使用，只要寄存器设置能够看懂，那么应该问题不大。

3） 利用BIOS中断0x13取磁盘参数表中当前启动引导盘的参数  
取磁盘驱动器参数，使用INT 0x13中断获得，格式如下：  
AH=0x08 dl=驱动器号  
其返回值为：  
（1） 如果出错则CF置位，ah=状态码  
（2） ah=0，al=0，bl=驱动器类型  
（3） ch=最大磁道号低8位，cl=每磁道最大扇区数（0-5位），最大磁道号高2位（6-7位）  
（4） dh=最大磁头数，dl=驱动器数量  
（5） es:di 软驱磁盘参数表

mov      dl,#0x00              !驱动器号为0
    mov      ax,#0x0800                   ! AH=8，是INT 0x13取磁盘驱动器的参数，AL初始化0，作为返回值
    int         0x13                    !打开INT 0x13中断
    mov      ch,#0x00
    seg cs             !此条指令表示下一条语句的操作数在cs段寄存器所指的段中
    ！软盘的最大磁道号不会超过256，ch返回最大磁道号低8位，已足够表示它，因此cl位6-7肯定为0，而前面语句ch已置0，说明cx的6-15位为0。
    ！那么cx的0-5位会返回每磁道最大扇区数，即此时cx值是每磁道最大扇区数。
    mov      sectors,cx 
        … …

如果想获得磁盘驱动器的参数，那么应该使用INT 0x13中断的返回值获得，设置初始值ah和dl的值，打开中断，即可。这段代码主要还是获得每磁道的扇区数量，保存在了sectors中。  
![这里写图片描述][70 1]

[70]: /images/20220515/7d693ba1023c47a09403817639409405.png
[70 1]: /images/20220515/d419ee4fd53e4abf9810dee547c56d31.png