主引导扇区程序在屏幕显示文字-1

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-08-29 05:53 248阅读 0赞

> 这章是学习了x86汇编从实模式到保护模式的初步实践，主要完成  
> 1.利用显卡在屏幕上显示文字，  
> 2.使用div汇编指令将标号以十进制的方式显示

# 引言 #

简单介绍本次实践，需要用的知识点。

#### 主引导扇区 ####

指的是处理器加电或者复位后，ROM-BIOS读取启动硬盘的第一个扇区，512字节。该扇区的最后两个字节必须 是0x55 0xaa。

#### 显卡内存地址 ####

0xB8000～0xBFFFF，由显卡来提供，用来显示文本。（所有在个人计算机上使用的显卡，在加电自检之后都会把自己初始化到80×25 的文本模式。在这种模式下，屏幕上可以显示 25 行，每行 80 个字符，每屏总共 2000 个字符）

#### 字符显示 ####

每个字符由两个字节构成，第一个字节是字符ascii码，第二个字节是字符属性，即字符颜色和底色（0x07 可以解释为黑底白字，无闪烁，无加亮）。  
![字符属性详细内容][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDU4MDk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
![颜色表][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDU4MDk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]![颜色表][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDU4MDk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

#### 标号 ####

在 NASM 汇编语言里，每条指令的前面都可以拥有一个标号，以代表和指示该指令的汇编地址（即标号就指的是相对该程序起始位置的偏移地址）。

#### 寄存器 ####

8086中的通用寄存器ax、bx、cx等都是十六位，  
al,ah代表的是ax 的低8位和高8位，以此类推bl,bh,cl,ch也成立。

#### div 指令 ####

;div除法汇编指令  
;被除数：除数为8位, 被除数为16位, 默认在AX中存放.  
; 　　 除数为16位, 被除数为32位, 在DX或AX中存放. AX存放低16位,DX存放高16位.

;除数：作为div的操作数  
;结果： 除数为8位, 则AL存储除法操作的商, AH存放余数  
; 除数为16为, 则AX存储除法操作的商, DX存放余数

#### 数据初始化声明 ####

DB 的意思是声明字节（Declare Byte），DW（Declare Word）用于声明字数据，DD（Declare Double Word）用于声明双字（两个字）数据，DQ（Declare Quad Word）

#### xor指令 ####

异或逻辑，相同为0，不同为1，可以用来将内存置0，比mov ax，0更加快，原因是前者占用两个字节，后者3字节，且有立即数0，效率较慢。

# 程序环境 #

NASM 编译器版本 :nasm-2.07  
IDE ：vs code  
虚拟机： oracle vm virtualBox 最新版  
写入工具：fixvhdwr.exe

##### 虚拟机 #####

创建的虚拟机要使用固定大小vhd格式硬盘，以模拟启动硬盘，我们将把二进制程序，写入到该硬盘的第一个扇区。

# 程序逻辑 #

标号的地址是储存5个字节的内存地址，代码 ：number：db 0,0,0,0,0  
number 会是一个16位的数据，最大是65535。因此这个地址以十进制显示在屏幕上，需要占5个字符的位置。那么在此之前我们需要分解个十百千万位上的数字，然后加上‘0’ ascii码也就是0x30，后就可以得到对应的数字字符ascii码，之后将其显示到屏幕。举例如下

个位数位5，则 字符5的ascii码= 5+ 0x30 = 0x35

# 代码 #

mov ax,0xb800   ;3B  0xb800 扇区程序被加载到该地址
    mov es,ax       ;2B
    mov byte[es:0x00],'D'   ;7B
    mov byte[es:0x01],0x07   ;7B
    mov byte[es:0x02],'O'
    mov byte[es:0x03],0x07
    mov byte[es:0x04],'U'
    mov byte[es:0x05],0x07
    mov byte[es:0x06],' '
    mov byte[es:0x07],0x07
    mov byte[es:0x08],'F'
    mov byte[es:0x09],0x07
    mov byte[es:0x0A],'A'
    mov byte[es:0x0B],0x07
    mov byte[es:0x0C],'N'
    mov byte[es:0x0D],0x07
    mov byte[es:0x0E],':'
    mov byte[es:0x0F],0x07
    
    ;div除法汇编指令 
    ;被除数：除数为8位, 被除数为16位, 默认在AX中存放.
    ; 　　   除数为16位, 被除数为32位, 在DX或AX中存放. AX存放低16位,DX存放高16位.
    
    ;除数：作为div的操作数
    ;结果： 除数为8位, 则AL存储除法操作的商, AH存放余数
    ;       除数为16为, 则AX存储除法操作的商, DX存放余数
    mov ax,number   ; 被除数
    mov bx,10       ; 除数
    
    xor dx,dx
    div bx          ; bx 16位除数
    mov [0x7c00+number+0x00],dl     ; 保存个位数
    
    xor dx,dx
    div bx
    mov [0x7c00+number+0x01],dl     ; 保存十位数
    
    xor dx,dx
    div bx
    mov [0x7c00+number+0x02],dl     ; 保存百位数
    
    xor dx,dx
    div bx
    mov [0x7c00+number+0x03],dl     ; 保存千位数
    
    xor dx,dx
    div bx
    mov [0x7c00+number+0x04],dl     ; 保存万位数
    
    mov al,[0x7c00+number+0x04]
    add al,0x30
    mov [es:0x10],al
    mov byte[es:0x11],0x04
    
    
    mov al,[0x7c00+number+0x03]
    add al,0x30
    mov [es:0x12],al
    mov byte[es:0x13],0x04
    
    
    mov al,[0x7c00+number+0x02]
    add al,0x30
    mov [es:0x14],al
    mov byte[es:0x15],0x04
    
    
    mov al,[0x7c00+number+0x01]
    add al,0x30
    mov [es:0x16],al
    mov byte[es:0x17],0x04
    
    
    mov al,[0x7c00+number+0x00]
    add al,0x30
    mov [es:0x18],al
    mov byte[es:0x19],0x04
    
    mov byte[es:0x1A],'D'
    mov byte[es:0x20],0x07
    
    number:db 0,0,0,0,0     ; 0xb800 +number（偏移地址）刚好是第一个字节的地址
    
    inif:jmp near inif      ; 程序不断在此处循环
    times 268 db 0          ; 重复 268 个字节，来凑满512个字节
    db 0x55,0xaa        ;  扇区标志

# 实践结果 #

nasm.exe -f bin  .\Learn.ASM -o  learn.bin
    编译代码，生成二进制文件。
    写入到虚拟机的vhd里。运行虚拟机显示如下

![虚拟机运行结果][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDU4MDk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
可以得出 number的汇编地址十进制是234，换算16进制是‭0xEA。

#### 验证 ####

‬在vscode 使用hexdump插件查看learn.bin.  
![二进制内容][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDU4MDk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
查看 learn.asm 汇编代码，number标号 处的指令，初始化了5个数据，每个数据一个字节，都是0， 然后循环inif 标号，再然后就是 268个字节的0，  
对照二进制可以找到，number标号对应的5个字节0，就是在行 000000e0，offset是0a, e0+0a，可知number 标号是ea与结果吻合。验证了程序的正确。  
![鼠标悬浮第一个00也可以得出][00]

# 资源 #

汇编代码及二进制文件：https://github.com/duofanCoder/x86-NASM/tree/master/ASM-Learn-1/code

虚拟机固定大小硬盘vhd文件：https://github.com/duofanCoder/x86-NASM/tree/master/ASM-Learn-1

vhd写入工具：https://github.com/duofanCoder/x86-NASM/tree/master/tools

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDU4MDk3Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220829/881d4f7e7ac2498e937943894f6fd4cc.png
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[00]: /images/20220829/f7ddfa1bb5e84f13ae57ac57730da4b9.png