221 lines
10 KiB
NASM
221 lines
10 KiB
NASM
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||
; ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
|
||
; loader.asm
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||
; ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
|
||
; Forrest Yu, 2005
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||
; ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
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||
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||
[SECTION .text.s16]
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ALIGN 16
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[BITS 16]
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%include "./boot/inc/load.inc"
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global _start
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_start:
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jmp Main ; Start
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%include "./boot/inc/fat12.inc"
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%include "./boot/inc/pm.inc"
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ALIGN 4
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; GDT ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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; 段基址 段界限 属性
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LABEL_GDT: Descriptor 0, 0, 0 ; 空描述符
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||
LABEL_DESC_FLAT_C: Descriptor 0, 0fffffh, DA_CR | DA_32 | DA_LIMIT_4K ; 0 ~ 4G
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||
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 ; 显存首地址
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||
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||
; 准备lgdt必要的数据结构 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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GdtLen equ $ - LABEL_GDT
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GdtPtr dw GdtLen - 1 ; gdt界限
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dd LoaderSegPhyAddr + LABEL_GDT ; gdt基地址
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||
; GDT 选择子 ----------------------------------------------------------------------------------
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||
SelectorFlatC equ LABEL_DESC_FLAT_C - LABEL_GDT
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||
SelectorFlatRW equ LABEL_DESC_FLAT_RW - LABEL_GDT
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||
SelectorVideo equ LABEL_DESC_VIDEO - LABEL_GDT + SA_RPL3
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Main: ; <--- 从这里开始 *************
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mov ax, cs
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mov ds, ax
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mov es, ax
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mov ss, ax
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mov sp, BaseOfStack
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||
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mov cx, 02000h
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mov ah, 01h
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int 10h ; 隐藏光标
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call LoadKernelFile
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; 下面准备跳入保护模式 -------------------------------------------
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; 加载 GDTR
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lgdt [GdtPtr]
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; 关中断
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cli
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; 打开地址线A20
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in al, 92h
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or al, 00000010b
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out 92h, al
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; 准备切换到保护模式
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mov eax, cr0
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or eax, 1
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mov cr0, eax
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||
; 真正进入保护模式
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jmp dword SelectorFlatC:LABEL_PM_START
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; 从此以后的代码在保护模式下执行 ----------------------------------------------------
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||
; 32 位代码段. 由实模式跳入 ---------------------------------------------------------
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[SECTION .text]
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ALIGN 32
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[BITS 32]
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extern load_kernel
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||
LABEL_PM_START:
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mov ax, SelectorVideo
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mov gs, ax
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mov ax, SelectorFlatRW
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mov ds, ax
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||
mov es, ax
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mov fs, ax
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||
mov ss, ax
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||
mov esp, TopOfStack
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||
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||
call SetupPaging; 启动分页机制，不过在这个实验大家可以不用管，就当是一个能够扩展访存范围的牛逼玩意
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jmp SelectorFlatC:load_kernel
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;***************************************************************
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; 内存看上去是这样的：
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; ┃ ┃
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; ┃ . ┃
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; ┃ . ┃
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||
; ┃ . ┃
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||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
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||
; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃
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||
; ┃■■■■■■Page Tables■■■■■■┃
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||
; ┃■■■■■(大小由LOADER决定)■■■■┃
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||
; 00101000h ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ PageTblBase
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||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
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||
; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃
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||
; 00100000h ┃■■■■Page Directory Table■■■■┃ PageDirBase <- 1M
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||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
|
||
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃
|
||
; F0000h ┃□□□□□□□System ROM□□□□□□┃
|
||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
|
||
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃
|
||
; E0000h ┃□□□□Expansion of system ROM □□┃
|
||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
|
||
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃
|
||
; C0000h ┃□□□Reserved for ROM expansion□□┃
|
||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
|
||
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃ B8000h ← gs
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||
; A0000h ┃□□□Display adapter reserved□□□┃
|
||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
|
||
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃
|
||
; 9FC00h ┃□□extended BIOS data area (EBDA)□┃
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||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
|
||
; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃
|
||
; 90000h ┃■■■■■■■LOADER.BIN■■■■■■┃ somewhere in LOADER ← esp
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||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
|
||
; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃
|
||
; 80000h ┃■■■■■■■KERNEL.BIN■■■■■■┃
|
||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
|
||
; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃
|
||
; 30000h ┃■■■■■■■■KERNEL■■■■■■■┃ 30400h ← KERNEL 入口 (KernelEntryPointPhyAddr)
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||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
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||
; ┃ ┃
|
||
; 7E00h ┃ F R E E ┃
|
||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
|
||
; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃
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||
; 7C00h ┃■■■■■■BOOT SECTOR■■■■■■┃
|
||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
|
||
; ┃ ┃
|
||
; 500h ┃ F R E E ┃
|
||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
|
||
; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃
|
||
; 400h ┃□□□□ROM BIOS parameter area □□┃
|
||
; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
|
||
; ┃◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇┃
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||
; 0h ┃◇◇◇◇◇◇Int Vectors◇◇◇◇◇◇┃
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; ┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛ ← cs, ds, es, fs, ss
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;
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||
;
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||
; ┏━━━┓ ┏━━━┓
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||
; ┃■■■┃ 我们使用 ┃□□□┃ 不能使用的内存
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||
; ┗━━━┛ ┗━━━┛
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||
; ┏━━━┓ ┏━━━┓
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||
; ┃ ┃ 未使用空间 ┃◇◇◇┃ 可以覆盖的内存
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||
; ┗━━━┛ ┗━━━┛
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||
;
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||
; 注：KERNEL 的位置实际上是很灵活的，可以通过同时改变 LOAD.INC 中的 KernelEntryPointPhyAddr 和 MAKEFILE 中参数 -Ttext 的值来改变。
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||
; 比如，如果把 KernelEntryPointPhyAddr 和 -Ttext 的值都改为 0x400400，则 KERNEL 就会被加载到内存 0x400000(4M) 处，入口在 0x400400。
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||
;
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||
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||
; 启动分页机制 --------------------------------------------------------------
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SetupPaging:
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; 根据内存大小计算应初始化多少PDE以及多少页表
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xor edx, edx
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mov eax, 8000000h ; qemu虚拟机默认内存128MB，这里简化实现省去了实模式代码里中断向BIOS询问可用内存大小的步骤
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mov ebx, 400000h ; 400000h = 4M = 4096 * 1024, 一个页表对应的内存大小
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||
div ebx
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||
mov ecx, eax ; 此时 ecx 为页表的个数，也即 PDE 应该的个数
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test edx, edx
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jz .no_remainder
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inc ecx ; 如果余数不为 0 就需增加一个页表
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.no_remainder:
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push ecx ; 暂存页表个数
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||
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||
; 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.
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||
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||
; 首先初始化页目录
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mov ax, SelectorFlatRW
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mov es, ax
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||
mov edi, PageDirBase ; 此段首地址为 PageDirBase
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xor eax, eax
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||
mov eax, PageTblBase | PG_P | PG_USU | PG_RWW
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.1:
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stosd
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add eax, 4096 ; 为了简化, 所有页表在内存中是连续的.
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||
loop .1
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||
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||
; 再初始化所有页表
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pop eax ; 页表个数
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mov ebx, 1024 ; 每个页表 1024 个 PTE
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mul ebx
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mov ecx, eax ; PTE个数 = 页表个数 * 1024
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||
mov edi, PageTblBase ; 此段首地址为 PageTblBase
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||
xor eax, eax
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||
mov eax, PG_P | PG_USU | PG_RWW
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||
.2:
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||
stosd
|
||
add eax, 4096 ; 每一页指向 4K 的空间
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||
loop .2
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||
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||
mov eax, PageDirBase
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||
mov cr3, eax
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||
mov eax, cr0
|
||
or eax, 80000000h
|
||
mov cr0, eax
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||
jmp short .3
|
||
.3:
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||
nop
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||
|
||
ret
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||
; 分页机制启动完毕 ----------------------------------------------------------
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||
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||
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||
; SECTION .data 之开始 ---------------------------------------------------------------------------------------------
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[SECTION .data]
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ALIGN 32
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[BITS 32]
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||
; 堆栈就在数据段的末尾
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StackSpace: times 1000h db 0
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||
TopOfStack equ $ ; 栈顶
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