【0】README

• 0.1） 本代碼旨在演示 在boot 代碼中，如何 通過 loader文件所在根目錄條目 找出該文件的 在 軟盤所有全局扇區(qū)號(hào)（簇號(hào)），并執(zhí)行內(nèi)存中的 loader 代碼；
• 0.2） 此代碼非常重要，關(guān)系到bootloader的加載和運(yùn)行（打印字母 L）（干貨）
• 0.3） source code from orange’s implemention of a os and for complete code , please visit https://github.com/pacosonTang/Orange-s-OS/blob/master/boot.asm
• 0.4） 就本os而言，即orange’s os ，”從扇區(qū)copy os加載程序 loader 到內(nèi)存0x09000:0100“這個(gè)任務(wù) 是在 引導(dǎo)扇區(qū)中的引導(dǎo)程序boot 中完成的，而且在 boot 完成本任務(wù)之前，引導(dǎo)程序boot還完成 ”在根目錄區(qū)尋找 加載程序loader 對(duì)應(yīng)的根目錄條目“的任務(wù)，注意這與linux 是不同的；
• 0.5）即是說，orange’s os 中的啟動(dòng)程序boot 執(zhí)行了兩個(gè)任務(wù)： os引導(dǎo)程序boot 在根目錄區(qū)尋找os加載程序文件loader 對(duì)應(yīng)的根目錄條目 + os引導(dǎo)程序boot 從扇區(qū)拷貝os加載程序loader文件到內(nèi)存（boot copy kernel to mem in the same method）
• Attention）
• • A1） loader文件所在根目錄條目 是由 p109.asm 得到的， 在查找完文件名稱且匹配后，di 指向文件名的后一個(gè)字節(jié)，但di還存在于當(dāng)前匹配成功的 根目錄條目中；
• • A2） 要死死記住 根目錄條目的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)的是：（文件名 + 文件屬性 + 最后一次寫入時(shí)間 + 最后一次寫入日期 + 此條目對(duì)應(yīng)的開始簇號(hào) + 文件大小）
    

---

【1】SOURCE CODE

LABEL_FILENAME_FOUND: ; 找到 LOADER.BIN 后便來到這里繼續(xù)

mov ax, RootDirSectors ; RootDirSectors=14and di, 0FFE0h ; di -> 當(dāng)前條目的開始，每個(gè)條目=32字節(jié)，0ffe0==1111 1111 1110 0000add di, 01Ah ; di -> 首 Sector ，條目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，開始簇號(hào)的offset=26字節(jié)；mov cx, word [es:di]push cx ; 保存此 Sector 在 FAT 中的序號(hào) ，cx等于loader文件的開始簇號(hào)（在數(shù)據(jù)區(qū)）add cx, axadd cx, DeltaSectorNo ; cl <- LOADER.BIN的起始扇區(qū)號(hào)(0-based); 這里加完之后，cx=該loader 文件相對(duì)于0號(hào)扇區(qū)的扇區(qū)號(hào)（也即相對(duì)于整個(gè)軟盤而言）mov ax, BaseOfLoadermov es, ax ; es <- BaseOfLoadermov bx, OffsetOfLoader ; bx <- OffsetOfLoadermov ax, cx ; ax <- Sector 號(hào)LABEL_GOON_LOADING_FILE:push ax ; `.push bx ; | es:bp 是串地址，CX=串長(zhǎng)度，ah= ,al= '.' 打印什么東西， bh=頁號(hào)，bl=黑底紅字mov ah, 0Eh ; | 每讀一個(gè)扇區(qū)就在 "Booting " 后面mov al, '.' ; | 打一個(gè)點(diǎn), 形成這樣的效果:mov bl, 0Fh ; | Booting ...... int 10h ; | | 一句話說完，以上對(duì)register的初始化，都是為觸發(fā)10h 號(hào)中斷做準(zhǔn)備工作的， pop bx ; |pop ax ; /mov cl, 1

call ReadSector ; 這個(gè)ReadSector非常重要，目的就是讀取cl個(gè)扇區(qū)到 es:bx中，而bx 每次都自增512字節(jié)；(這是讀軟盤某扇區(qū)到內(nèi)存中的關(guān)鍵步驟)

pop ax ; cur_line=154, 取出此 Sector 在 FAT 中的序號(hào)(ax <- cx)，line133 push cx 已壓入棧, cx=Loader文件在數(shù)據(jù)區(qū)的開始簇號(hào)；

call GetFATEntry ; 找到序號(hào)為 ax 的 Sector 在 FAT 中的條目, 結(jié)果放在 ax 中

cmp ax, 0FFFhjz LABEL_FILE_LOADED ; 相等，則說明 該簇號(hào)是最后一個(gè)簇號(hào)push ax ; 保存 Sector 在 FAT 中的序號(hào)mov dx, RootDirSectorsadd ax, dxadd ax, DeltaSectorNo ; DeltaSectorNo equ 17add bx, [BPB_BytsPerSec] ; bx加上一個(gè)扇區(qū)的字節(jié)數(shù)，即跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)扇區(qū)；因?yàn)樽x取地址是 es:bxjmp LABEL_GOON_LOADING_FILE LABEL_FILE_LOADED:mov dh, 1 ; "Ready." 加載完畢 call DispStr ; 顯示字符串;

jmp BaseOfLoader:OffsetOfLoader; 這一句正式跳轉(zhuǎn)到已加載到內(nèi)， 開始執(zhí)行l(wèi)oader 代碼；
; 存中的 LOADER.BIN 的開始處，
; 開始執(zhí)行 LOADER.BIN 的代碼。
; Boot Sector 的使命到此結(jié)束**

---

GetFATEntry Source Code
;—————————————————————————-
; 函數(shù)名: GetFATEntry
;—————————————————————————-
; 作用:
; 找到序號(hào)為 ax 的 Sector 在 FAT 中的條目, 結(jié)果放在 ax 中
; 需要注意的是, 中間需要讀 FAT 的扇區(qū)到 es:bx 處, 所以函數(shù)一開始保存了 es 和 bx

GetFATEntry:push espush bxpush ax ; cur_line=269, ax 存儲(chǔ)該文件在FAT中的開始簇號(hào)（又FAT的第0和第1項(xiàng)不使用，所以FAT條目的開始簇號(hào)起步價(jià)為2，且數(shù)據(jù)區(qū)的第一個(gè)簇的簇號(hào)是2）mov ax, BaseOfLoader; `.sub ax, 0100h ; | 在 BaseOfLoader 后面留出 4K 空間用于存放 FAT; | 因?yàn)槊總€(gè)扇區(qū)=512B，FAT=8個(gè)扇區(qū)=4k；mov es, ax ; /pop ax ; ax恢復(fù)line269 push ax 的值，（current line=273）mov byte [bOdd], 0 ; bOdd db 0 ; 奇數(shù)(value=1)還是偶數(shù)(value=0)mov bx, 3mul bx ; dx:ax = ax * 3mov bx, 2div bx ; dx:ax / 2 ==> ax <- 商, dx <- 余數(shù)cmp dx, 0jz LABEL_EVENmov byte [bOdd], 1 ; 奇數(shù)(value=1)偶數(shù)(value=0) LABEL_EVEN:;偶數(shù); 現(xiàn)在 ax 是 FATEntry 在 FAT 中的偏移量,下面來; 計(jì)算 FATEntry 在哪個(gè)扇區(qū)中(FAT占用不止一個(gè)扇區(qū)); 因?yàn)?FATEntry 占用12位，解釋了line276 line278 的 乘3 和 除2 操作；cur_line=285xor dx, dx mov bx, [BPB_BytsPerSec] ; div bx ; dx:ax / BPB_BytsPerSec; ax <- 商 (FATEntry 所在的扇區(qū)相對(duì)于 FAT 的扇區(qū)號(hào) , FAT共有9個(gè)扇區(qū) ); dx <- 余數(shù) (FATEntry 在扇區(qū)內(nèi)的偏移)push dx ; FATEntry 在扇區(qū)內(nèi)的偏移mov bx, 0 ; bx <- 0 于是, es:bx = (BaseOfLoader - 100):00add ax, SectorNoOfFAT1 ; 此句之后的 ax 就是 FATEntry 所在的扇區(qū)號(hào)（全局）; SectorNoOfFAT1 equ 1 ; FAT1 的第一個(gè)扇區(qū)號(hào) = BPB_RsvdSecCntmov cl, 2 call ReadSector ; 讀取 FATEntry 所在的扇區(qū), 一次讀兩個(gè), 避免在邊界; 發(fā)生錯(cuò)誤, 因?yàn)橐粋€(gè) FATEntry 可能跨越兩個(gè)扇區(qū); ReadSector 從第 ax 個(gè) Sector 開始, 將 cl 個(gè) Sector 讀入 es:bx 中, es:bx = (BaseOfLoader - 100):00pop dx ; 將 FATEntry 在扇區(qū)內(nèi)的偏移(line292) 出棧，cur_line=300 add bx, dx ; 因?yàn)閎x=0，偏移量 -> bxmov ax, [es:bx] ; es:bx = (BaseOfLoader - 100):00+dx( FATEntry 在扇區(qū)內(nèi)的偏移)cmp byte [bOdd], 1 ; 奇數(shù)(value=1)偶數(shù)(value=0)jnz LABEL_EVEN_2 ; 偶數(shù)shr ax, 4 ; 注意，FATEntry=12bit，占用1.5Byte, 這里很好理解 LABEL_EVEN_2:and ax, 0FFFhLABEL_GET_FAT_ENRY_OK:pop bxpop esret

---

【2】Conclusion（本代碼繼p109 后，接著擺）

• 2.0）寫在前面：假設(shè)這里有個(gè)內(nèi)核，loader加載該內(nèi)核到內(nèi)存，而且內(nèi)核開始執(zhí)行的時(shí)候肯定已經(jīng)在保護(hù)模式下了。所以loader需要做的事情有兩件：

  • 2.0.a）加載內(nèi)核入內(nèi)存；
  • 2.0.b）跳入保護(hù)模式；

• 2.1）下面演示 以上代碼的執(zhí)行步驟：
  step1）計(jì)算該文件起始簇號(hào)對(duì)應(yīng)的全局扇區(qū)號(hào)：
  從根目錄條目中抽取出 該文件的起始簇號(hào)（FAT專門用于存儲(chǔ)文件在數(shù)據(jù)區(qū)的簇號(hào)，簇號(hào)等于一個(gè)或多個(gè)扇區(qū)），該簇號(hào)是相對(duì)于數(shù)據(jù)區(qū)的簇號(hào)，（因?yàn)楸綟AT12文件系統(tǒng)中，一個(gè)簇號(hào)==一個(gè)扇區(qū)，所以簇號(hào)就等于扇區(qū)的說法，但是不管怎么，知道簇號(hào)，我就可以知道扇區(qū)號(hào)，這些設(shè)置是在 FAT12 的引導(dǎo)扇區(qū)中定義好了的）所以，我們要算出該簇號(hào)對(duì)應(yīng)的 全局簇號(hào)（扇區(qū)號(hào)），因?yàn)榈谝粋€(gè)和第2個(gè)FAT不使用，所以全局簇號(hào)最后還要減2。
  step2）從軟盤上 讀取該扇區(qū)到內(nèi)存地址 es:bx=9000:1000處，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；（當(dāng)然，每次循環(huán)后，偏移地址要增加512字節(jié),也即連續(xù)讀取該文件的扇區(qū)內(nèi)容到 起始位置0x9000:1000處）；
  step3）找出 step1 中算出扇區(qū)號(hào)在 FAT中的條目：

  • step3.1）首先，算出該扇區(qū)在FAT的 對(duì)應(yīng)條目 FATentry 在 FAT中的偏移量（一個(gè)條目= 12bits = 1.5Bytes）；（注意，這里的條目是FAT條目，不是根目錄區(qū)條目，不要搞混了）
  • step3.2）然后算出該偏移量在哪個(gè)扇區(qū)，以及在該扇區(qū)的偏移量；
  • step3.3）讀取對(duì)應(yīng)FAT條目所在扇區(qū)和相鄰扇區(qū)（也即讀2個(gè)扇區(qū)，因?yàn)闂l目占1.5個(gè)字節(jié)，可能跨扇區(qū)存儲(chǔ)）到 es:bx= (9000h-100h): 00 處；
  • step3.4）在es:bx處 對(duì)兩個(gè)扇區(qū)求出 該扇區(qū)對(duì)應(yīng)的 FAT條目值（即12位值）；

  step4）比較FAT條目值 是否 == fffh：

  • step4.1）如果相等，則證明該條目是最后一個(gè)條目，即over了；
  • step4.2）如果不等，將該FAT條目壓棧（因?yàn)樗且粋€(gè)鏈條，不斷壓棧，直到 fffh 出現(xiàn)），然后更新該文件的下一個(gè)全局扇區(qū)號(hào)（ax+RootDirSectors+DeltaSectorNo），然后再代入step2）進(jìn)行循環(huán)；最后就可以找出該文件所對(duì)應(yīng)的所有FAT條目，即該文件所占用的所有簇，也即所有扇區(qū)了，即是是壓棧形成的那個(gè)鏈條值；

  step5）找到該文件占用的所有扇區(qū)后，跳轉(zhuǎn)到es:bx的地址，即 jmp BaseOfLoader:OffsetOfLoader ，該 loader文件 僅僅是 打印了 字符 ‘L’ ，（該文件內(nèi)容，就是剛才step2步驟中把軟盤扇區(qū)中的內(nèi)容讀入內(nèi)存 es:bx 的內(nèi)容），（因?yàn)檎鐂tep2所說的那樣，在上述循環(huán)過程中，程序已經(jīng)把該文件的所有扇區(qū)內(nèi)容讀取到起始地址為 BaseOfLoader:OffsetOfLoader=0x90000:1000 的內(nèi)容空間中去了）

---

jmp BaseOfLoader:OffsetOfLoader ; 這一句正式跳轉(zhuǎn)到已加載到內(nèi) ; 存中的 LOADER.BIN 的開始處， ; 開始執(zhí)行 LOADER.BIN 的代碼。 ; Boot Sector 的使命到此結(jié)束

Attntion）其實(shí)你發(fā)現(xiàn)： 這個(gè) BaseOfLoader : OffsetOfLoader 處的內(nèi)容，是 LABEL_GOON_LOADING_FILE 標(biāo)識(shí)符后的 ReadSector函數(shù)每次讀一個(gè)扇區(qū)讀進(jìn)去的，而每次的起始扇區(qū)號(hào)由 GetFATEntry 函數(shù) 提供的，而 GetFATEntry 函數(shù)的作用：找到序號(hào)為 ax 的 Sector 在 FAT 中的條目, 結(jié)果放在 ax 中。就這樣 ReadSector函數(shù) + GetFATEntry 函數(shù)配合起來就把loader文件從 軟盤的扇區(qū)讀到了 起始內(nèi)存地址 es:bx=9000h:0100 （每次循環(huán)后，偏移地址自增512字節(jié)）；

Complementary）FAT的作用：當(dāng)文件size 大于 512B，則FAT是找出該文件所占用的全部簇（簇：一個(gè)或多個(gè)扇區(qū)，引導(dǎo)扇區(qū)的BPB_SecPerClus記錄該數(shù)字）

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的os引导程序boot从扇区拷贝os加载程序loader文件到内存（boot copy kernel to mem in the same method）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。