; ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ; loader.asm ; ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ ; Forrest Yu, 2005 ; ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ org 0100h jmp LABEL_START ; Start ; 下面是 FAT12 磁盘的头, 之所以包含它是因为下面用到了磁盘的一些信息 %include "fat12hdr.inc" %include "load.inc" %include "pm.inc" ; GDT ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ; 段基址 段界限 , 属性 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 ; 显存首地址 ; GDT ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ GdtLen equ $ - LABEL_GDT GdtPtr dw GdtLen - 1 ; 段界限 dd BaseOfLoaderPhyAddr + LABEL_GDT ; 基地址 ; GDT 选择子 ---------------------------------------------------------------------------------- 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 选择子 ---------------------------------------------------------------------------------- BaseOfStack equ 0100h LABEL_START: ; <--- 从这里开始 ************* mov ax, cs mov ds, ax mov es, ax mov ss, ax mov sp, BaseOfStack mov dh, 0 ; "Loading " call DispStrRealMode ; 显示字符串 ; 得到内存数 mov ebx, 0 ; ebx = 后续值, 开始时需为 0 mov di, _MemChkBuf ; es:di 指向一个地址范围描述符结构（Address Range Descriptor Structure） .MemChkLoop: mov eax, 0E820h ; eax = 0000E820h mov ecx, 20 ; ecx = 地址范围描述符结构的大小 mov edx, 0534D4150h ; edx = 'SMAP' int 15h ; int 15h jc .MemChkFail add di, 20 inc dword [_dwMCRNumber] ; dwMCRNumber = ARDS 的个数 cmp ebx, 0 jne .MemChkLoop jmp .MemChkOK .MemChkFail: mov dword [_dwMCRNumber], 0 .MemChkOK: ; 下面在 A 盘的根目录寻找 KERNEL.BIN mov word [wSectorNo], SectorNoOfRootDirectory xor ah, ah ; ┓ xor dl, dl ; ┣ 软驱复位 int 13h ; ┛ LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN: cmp word [wRootDirSizeForLoop], 0 ; ┓ jz LABEL_NO_KERNELBIN ; ┣ 判断根目录区是不是已经读完, 如果读完表示没有找到 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 号 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 ; ┣ 循环次数控制, 如果已经读完了一个 Sector, 就跳到下一个 Sector dec dx ; ┛ mov cx, 11 LABEL_CMP_FILENAME: cmp cx, 0 ; ┓ jz LABEL_FILENAME_FOUND ; ┣ 循环次数控制, 如果比较了 11 个字符都相等, 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 ; 继续循环 LABEL_DIFFERENT: and di, 0FFE0h ; else┓ 这时di的值不知道是什么, di &= e0 为了让它是 20h 的倍数 add di, 20h ; ┃ mov si, KernelFileName ; ┣ di += 20h 下一个目录条目 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 ; 显示字符串 jmp $ ; 没有找到 KERNEL.BIN, 死循环在这里 LABEL_FILENAME_FOUND: ; 找到 KERNEL.BIN 后便来到这里继续 mov ax, RootDirSectors and di, 0FFF0h ; di -> 当前条目的开始 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 中的序号 add cx, ax add cx, DeltaSectorNo ; 这时 cl 里面是 LOADER.BIN 的起始扇区号 (从 0 开始数的序号) 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 号 LABEL_GOON_LOADING_FILE: push ax ; ┓ push bx ; ┃ mov ah, 0Eh ; ┃ 每读一个扇区就在 "Loading " 后面打一个点, 形成这样的效果: 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 中的序号 call GetFATEntry cmp ax, 0FFFh jz LABEL_FILE_LOADED push ax ; 保存 Sector 在 FAT 中的序号 mov dx, RootDirSectors add ax, dx add ax, DeltaSectorNo add bx, [BPB_BytsPerSec] ;to support the kernel.bin larger than 64KB ;copied from Orange's_9_h, xw, 18/6/12 jc .1 ;if bx becomes 0, indicates that the kernel is larger than 64KB jmp .2 .1: push ax ;es += 0x1000, points to next segment mov ax, es add ax, 1000h mov es, ax pop ax .2: ;~xw jmp LABEL_GOON_LOADING_FILE LABEL_FILE_LOADED: call KillMotor ; 关闭软驱马达 mov dh, 1 ; "Ready." call DispStrRealMode ; 显示字符串 ;;add begin add by liang 2016.04.20 EXE_LABEL_START: ; <--- 从这里开始 ************* mov ax, cs mov ds, ax mov es, ax mov ss, ax mov sp, BaseOfStack mov dh, 3 ; "exLoading" call DispStrRealMode ; 显示字符串 ; 下面在 A 盘的根目录寻找 ECHO mov word [wSectorNo], SectorNoOfRootDirectory xor ah, ah ; ┓ xor dl, dl ; ┣ 软驱复位 int 13h ; ┛ EXE_LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN: cmp word [wRootDirSizeForLoop], 0 ; ┓ jz EXE_LABEL_NO_ECHO ; ┣ 判断根目录区是不是已经读完, 如果读完表示没有找到 ECHO dec word [wRootDirSizeForLoop] ; ┛ mov ax, BaseOfEchoFile mov es, ax ; es <- BaseOfEchoFile mov bx, OffsetOfEchoFile ; bx <- OffsetOfEchoFile 于是, es:bx = BaseOfEchoFile:OffsetOfEchoFile = BaseOfEchoFile * 10h + OffsetOfEchoFile mov ax, [wSectorNo] ; ax <- Root Directory 中的某 Sector 号 mov cl, 1 call ReadSector mov si, EchoFileName ; ds:si -> "echo bin" mov di, OffsetOfEchoFile ; es:di -> BaseOfEchoFile:???? = BaseOfEchoFile*10h+???? cld mov dx, 10h EXE_LABEL_SEARCH_FOR_ECHO: cmp dx, 0 ; ┓ jz EXE_LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR ; ┣ 循环次数控制, 如果已经读完了一个 Sector, 就跳到下一个 Sector dec dx ; ┛ mov cx, 11 EXE_LABEL_CMP_FILENAME: cmp cx, 0 ; ┓ jz EXE_LABEL_FILENAME_FOUND; ┣ 循环次数控制, 如果比较了 11 个字符都相等, 表示找到 dec cx ; ┛ lodsb ; ds:si -> al cmp al, byte [es:di] ; if al == es:di jz EXE_LABEL_GO_ON jmp EXE_LABEL_DIFFERENT EXE_LABEL_GO_ON: inc di jmp EXE_LABEL_CMP_FILENAME ; 继续循环 EXE_LABEL_DIFFERENT: and di, 0FFE0h ; else┓ 这时di的值不知道是什么, di &= e0 为了让它是 20h 的倍数 add di, 20h ; ┃ mov si, EchoFileName ; ┣ di += 20h 下一个目录条目 jmp EXE_LABEL_SEARCH_FOR_ECHO ; ┛ EXE_LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR: add word [wSectorNo], 1 jmp EXE_LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN EXE_LABEL_NO_ECHO: mov dh, 5 ; "No ECHO " call DispStrRealMode ; 显示字符串 jmp $ ; 没有找到 echo, 死循环在这里 EXE_LABEL_FILENAME_FOUND: ; 找到 echo 后便来到这里继续 mov ax, RootDirSectors and di, 0FFF0h ; di -> 当前条目的开始 push eax mov eax, [es : di + 01Ch] ; ┓ mov dword [_dwEchoSize], eax ; ┛保存 echo 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 中的序号 add cx, ax add cx, DeltaSectorNo ; 这时 cl 里面是 echo 的起始扇区号 (从 0 开始数的序号) mov ax, BaseOfEchoFile mov es, ax ; es <- BaseOfEchoFile mov bx, OffsetOfEchoFile ; bx <- OffsetOfEchoFile 于是, es:bx = BaseOfEchoFile:OffsetOfEchoFile = BaseOfEchoFile * 10h + OffsetOfEchoFile mov ax, cx ; ax <- Sector 号 EXE_LABEL_GOON_LOADING_FILE: push ax ; ┓ push bx ; ┃ mov ah, 0Eh ; ┃ 每读一个扇区就在 "exLoading" 后面打一个点, 形成这样的效果: mov al, '.' ; ┃ mov bl, 0Fh ; ┃ exLoading...... int 10h ; ┃ pop bx ; ┃ pop ax ; ┛ mov cl, 1 call ReadSector pop ax ; 取出此 Sector 在 FAT 中的序号 call GetFATEntry cmp ax, 0FFFh jz EXE_LABEL_FILE_LOADED push ax ; 保存 Sector 在 FAT 中的序号 mov dx, RootDirSectors add ax, dx add ax, DeltaSectorNo add bx, [BPB_BytsPerSec] jmp EXE_LABEL_GOON_LOADING_FILE EXE_LABEL_FILE_LOADED: call KillMotor ; 关闭软驱马达 mov dh, 4 ; "exReady." call DispStrRealMode ; 显示字符串 ;;add end add by liang 2016.04.20 ; 下面准备跳入保护模式 ------------------------------------------- ; 加载 GDTR lgdt [GdtPtr] ; 关中断 cli ; 打开地址线A20 in al, 92h or al, 00000010b out 92h, al ; 准备切换到保护模式 mov eax, cr0 or eax, 1 mov cr0, eax ; 真正进入保护模式 jmp dword SelectorFlatC:(BaseOfLoaderPhyAddr+LABEL_PM_START) ;============================================================================ ;变量 ;---------------------------------------------------------------------------- wRootDirSizeForLoop dw RootDirSectors ; Root Directory 占用的扇区数 wSectorNo dw 0 ; 要读取的扇区号 bOdd db 0 ; 奇数还是偶数 dwKernelSize dd 0 ; KERNEL.BIN 文件大小 _dwEchoSize dd 0 ;echo size add by liang 2016.04.20 ;============================================================================ ;字符串 ;---------------------------------------------------------------------------- KernelFileName db "KERNEL BIN", 0 ; KERNEL.BIN 之文件名 EchoFileName db "INIT BIN", 0 ;add by liang 2016.04.20 ;edit by visual 2016.5.16 ; 为简化代码, 下面每个字符串的长度均为 MessageLength MessageLength equ 9 LoadMessage: db "Loading " Message1 db "Ready. " Message2 db "No KERNEL" Message3 db "exLoading" ;add by liang 2016.04.20 Message4 db "exReady. " ;add by liang 2016.04.20 Message5 db "No ECHO " ;add by liang 2016.04.20 ;============================================================================ ;---------------------------------------------------------------------------- ; 函数名: DispStrRealMode ;---------------------------------------------------------------------------- ; 运行环境: ; 实模式（保护模式下显示字符串由函数 DispStr 完成） ; 作用: ; 显示一个字符串, 函数开始时 dh 中应该是字符串序号(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 = 串长度 mov ax, 01301h ; AH = 13, AL = 01h mov bx, 0007h ; 页号为0(BH = 0) 黑底白字(BL = 07h) mov dl, 0 add dh, 3 ; 从第 3 行往下显示 int 10h ; int 10h ret ;---------------------------------------------------------------------------- ; 函数名: ReadSector ;---------------------------------------------------------------------------- ; 作用: ; 从序号(Directory Entry 中的 Sector 号)为 ax 的的 Sector 开始, 将 cl 个 Sector 读入 es:bx 中 ReadSector: ; ----------------------------------------------------------------------- ; 怎样由扇区号求扇区在磁盘中的位置 (扇区号 -> 柱面号, 起始扇区, 磁头号) ; ----------------------------------------------------------------------- ; 设扇区号为 x ; ┌ 柱面号 = y >> 1 ; x ┌ 商 y ┤ ; -------------- => ┤ └ 磁头号 = y & 1 ; 每磁道扇区数 │ ; └ 余 z => 起始扇区号 = z + 1 push bp mov bp, sp sub esp, 2 ; 辟出两个字节的堆栈区域保存要读的扇区数: byte [bp-2] mov byte [bp-2], cl push bx ; 保存 bx mov bl, [BPB_SecPerTrk] ; bl: 除数 div bl ; y 在 al 中, z 在 ah 中 inc ah ; z ++ mov cl, ah ; cl <- 起始扇区号 mov dh, al ; dh <- y shr al, 1 ; y >> 1 (其实是 y/BPB_NumHeads, 这里BPB_NumHeads=2) 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 getFreeMemInfo ;add by liang 2016.04.13 call DispEchoSize ;add by liang 2016.04.21 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 ; 正式进入内核 * ;*************************************************************** ; 内存看上去是这样的： ; ┃ ┃ ; ┃ . ┃ ; ┃ . ┃ ; ┃ . ┃ ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ ; ┃■■■■■■Page Tables■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ ; ┃■■■■■(大小由LOADER决定)■■■■■■■■■■■■■┃ ; 00101000h ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ PageTblBase ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ ; 00100000h ┃■■■■Page Directory Table■■■■■■■■■■■■┃ PageDirBase <- 1M ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃ ; F0000h ┃□□□□□□□System ROM□□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃ ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃ ; E0000h ┃□□□□Expansion of system ROM □□□□□□□□┃ ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃ ; C0000h ┃□□□Reserved for ROM expansion□□□□□□□┃ ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃ B8000h ← gs ; A0000h ┃□□□Display adapter reserved□□□□□□□□□┃ ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃ ; 9FC00h ┃□□extended BIOS data area (EBDA)□□□□┃ ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ ; 90000h ┃■■■■■■■LOADER.BIN■■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ somewhere in LOADER ← esp ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ ; 80000h ┃■■■■■■■KERNEL.BIN■■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ ; 30000h ┃■■■■■■■■KERNEL■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ 30400h ← KERNEL 入口 (KernelEntryPointPhyAddr) ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃ ┃ ; 7E00h ┃ F R E E ┃ ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ ; 7C00h ┃■■■■■■BOOT SECTOR■■■■■■■■■■■■■■■■■■┃ ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃ ┃ ; 500h ┃ F R E E ┃ ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□┃ ; 400h ┃□□□□ROM BIOS parameter area □□□□□□□□┃ ; ┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ; ┃◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇┃ ; 0h ┃◇◇◇◇◇◇Int Vectors◇◇◇◇◇◇┃ ; ┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛ ← cs, ds, es, fs, ss ; ; ; ┏━━━┓ ┏━━━┓ ; ┃■■■■■■┃ 我们使用 ┃□□□□□□┃ 不能使用的内存 ; ┗━━━┛ ┗━━━┛ ; ┏━━━┓ ┏━━━┓ ; ┃ ┃ 未使用空间 ┃◇◇◇┃ 可以覆盖的内存 ; ┗━━━┛ ┗━━━┛ ; ; 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。 ; 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。 ; ; ------------------------------------------------------------------------ ; 显示 AL 中的数字 ; ------------------------------------------------------------------------ DispAL: push ecx push edx push edi mov edi, [dwDispPos] mov ah, 0Fh ; 0000b: 黑底 1111b: 白字 mov dl, al shr al, 4 mov ecx, 2 .begin: and al, 01111b cmp al, 9 ja .1 add al, '0' jmp .2 .1: sub al, 0Ah add al, 'A' .2: mov [gs:edi], ax add edi, 2 mov al, dl loop .begin ;add edi, 2 mov [dwDispPos], edi pop edi pop edx pop ecx ret ; DispAL 结束------------------------------------------------------------- ; ------------------------------------------------------------------------ ; 显示一个整形数 ; ------------------------------------------------------------------------ DispInt: mov eax, [esp + 4] shr eax, 24 call DispAL mov eax, [esp + 4] shr eax, 16 call DispAL mov eax, [esp + 4] shr eax, 8 call DispAL mov eax, [esp + 4] call DispAL mov ah, 07h ; 0000b: 黑底 0111b: 灰字 mov al, 'h' push edi mov edi, [dwDispPos] mov [gs:edi], ax add edi, 4 mov [dwDispPos], edi pop edi ret ; DispInt 结束------------------------------------------------------------ ; ------------------------------------------------------------------------ ; 显示一个字符串 ; ------------------------------------------------------------------------ DispStr: push ebp mov ebp, esp push ebx push esi push edi mov esi, [ebp + 8] ; pszInfo mov edi, [dwDispPos] mov ah, 0Fh .1: lodsb test al, al jz .2 cmp al, 0Ah ; 是回车吗? jnz .3 push eax mov eax, edi mov bl, 160 div bl and eax, 0FFh inc eax mov bl, 160 mul bl mov edi, eax pop eax jmp .1 .3: mov [gs:edi], ax add edi, 2 jmp .1 .2: mov [dwDispPos], edi pop edi pop esi pop ebx pop ebp ret ; DispStr 结束------------------------------------------------------------ ; ------------------------------------------------------------------------ ; 换行 ; ------------------------------------------------------------------------ DispReturn: push szReturn call DispStr ;printf("\n"); add esp, 4 ret ; DispReturn 结束--------------------------------------------------------- ; ------------------------------------------------------------------------ ; 内存拷贝，仿 memcpy ; ------------------------------------------------------------------------ ; void* MemCpy(void* es:pDest, void* ds:pSrc, int iSize); ; ------------------------------------------------------------------------ MemCpy: push ebp mov ebp, esp push esi push edi push ecx mov edi, [ebp + 8] ; Destination mov esi, [ebp + 12] ; Source mov ecx, [ebp + 16] ; Counter .1: cmp ecx, 0 ; 判断计数器 jz .2 ; 计数器为零时跳出 mov al, [ds:esi] ; ┓ inc esi ; ┃ ; ┣ 逐字节移动 mov byte [es:edi], al ; ┃ inc edi ; ┛ dec ecx ; 计数器减一 jmp .1 ; 循环 .2: mov eax, [ebp + 8] ; 返回值 pop ecx pop edi pop esi mov esp, ebp pop ebp ret ; 函数结束，返回 ; MemCpy 结束------------------------------------------------------------- ;;;;;;;;;;;;;;;;;add begin add by liang 2016.04.13;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; memtest: push edi push esi mov esi,0xaa55aa55 mov edi,0x55aa55aa mov eax,[esp+8+4] ;start .mt_loop: mov ebx,eax add ebx,0xffc ;检查每4KB最后4B mov ecx,[ebx] ;保存原值 mov [ebx],esi ;写入 xor dword [ebx],0xffffffff ;反转 cmp edi,[ebx] ;检查反转结果是否正确 jne .mt_fin xor dword [ebx],0xffffffff ;再次反转 cmp esi,[ebx] ;检查是否恢复初始值 jne .mt_fin mov [ebx],ecx ;恢复为修改前的值 add eax,0x1000 ;每循环一次加0x1000 cmp eax,[esp+8+8] ;未到end，循环 jbe .mt_loop pop esi pop edi ret .mt_fin: mov [ebx],ecx ;恢复为修改前的值 pop esi pop edi ret getFreeMemInfo: push eax push ebx push ecx push edx mov eax,cr0 or eax,0x60000000 ;禁止缓存 mov cr0,eax mov ebx,0x00000000 ;检查0到32M mov ecx,0x02000000 mov edx,FMIBuff ;存于0x007ff000处 .fmi_loop: push ecx push ebx call memtest pop ebx pop ecx mov [edx+4],eax ;留出前4B存放dwFMINumber add edx,4 add eax,0x1000 mov ebx,eax inc dword [dwFMINumber] ;循环次数，即返回值个数 cmp ebx,ecx jb .fmi_loop mov ebx,[dwFMINumber] mov edx,FMIBuff mov [edx],ebx ;前4B存放返回值个数 mov ebx,[FMIBuff] push ebx call DispInt ;打印返回值个数 add esp,4 mov eax,cr0 and eax,0x9fffffff ;恢复缓存 mov cr0,eax pop edx pop ecx pop ebx pop eax ret ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;add end add by liang 2016.04.13;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;add begin add by liang 2016.04.21 DispEchoSize: push eax mov eax,[dwEchoSize] push eax call DispInt add esp,4 pop eax ret ;;add end add by liang 2016.04.21 ; 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 mov dword[PageTblNumAddr],ecx ;将页表数写进这个物理地址 ; 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 ;;;;初始化3G处的页目录;;;;;;;;;;;;;;;; //add by visual 2016.5.10 pop eax ;页表个数 mov ecx,eax ;重新放到ecx里 push ecx ;暂存页表个数 mov ax, SelectorFlatRW mov es, ax mov eax, 3072 ;768*4 add eax, PageDirBase ; mov edi, eax ; 应该往页目录这个位置写： PageDirBase+768*4，即线性地址3G处 xor eax, eax ; 清0 mov eax, ecx ; mov ebx, 4096 ; mul ebx ;跳过前ecx个页表，即PageTblBase+页表数*4096 add eax, PageTblBase | PG_P | PG_USU | PG_RWW; .1k: stosd add eax, 4096 ; 为了简化, 所有页表在内存中是连续的. loop .1k ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ; 再初始化所有页表（最开始处，一一映射的） pop eax ; 页表个数 push eax ;暂存页表个数 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 ;;;;初始化3G处的页表;;;;;;;;;;;;;;;; //add by visual 2016.5.10 ; 再初始化3G后的页表 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 xor eax, eax ; 清0 mov eax, ecx ; mov ebx, 4 mul ebx ;跳过前ecx个页表，即PageTblBase+页表数*4096 add eax, PageTblBase ; 后面3G对应页表的起始位置为 PageTblBase+页表数*4096 mov edi, eax xor eax, eax mov eax, PG_P | PG_USU | PG_RWW ;从0开始 .2k: stosd add eax, 4096 ; 每一页指向 4K 的空间 loop .2k ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;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。 ;启动页表机制 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 ---------------------------------------------------------- ; InitKernel --------------------------------------------------------------------------------- ; 将 KERNEL.BIN 的内容经过整理对齐后放到新的位置 ; -------------------------------------------------------------------------------------------- InitKernel: ; 遍历每一个 Program Header，根据 Program Header 中的信息来确定把什么放进内存，放到什么位置，以及放多少。 xor esi, esi mov cx, word [BaseOfKernelFilePhyAddr + 2Ch]; ┓ ecx <- pELFHdr->e_phnum movzx ecx, cx ; ┛ mov esi, [BaseOfKernelFilePhyAddr + 1Ch] ; esi <- pELFHdr->e_phoff add esi, BaseOfKernelFilePhyAddr ; esi <- OffsetOfKernel + pELFHdr->e_phoff .Begin: mov eax, [esi + 0] cmp eax, 0 ; PT_NULL jz .NoAction push dword [esi + 010h] ; size ┓ mov eax, [esi + 04h] ; ┃ add eax, BaseOfKernelFilePhyAddr ; ┣ ::memcpy( (void*)(pPHdr->p_vaddr), push eax ; src ┃ uchCode + pPHdr->p_offset, push dword [esi + 08h] ; dst ┃ pPHdr->p_filesz; call MemCpy ; ┃ add esp, 12 ; ┛ .NoAction: add esi, 020h ; esi += pELFHdr->e_phentsize dec ecx jnz .Begin ret ; InitKernel ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ; 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 _dwFMINumber: dd 0 ;add by liang 2016.04.13 ; ;; 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 dwFMINumber equ BaseOfLoaderPhyAddr + _dwFMINumber ;add by liang 2016.04.13 dwEchoSize equ BaseOfLoaderPhyAddr + _dwEchoSize ;add by liang 2016.04.21 ; 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 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^