30天自制作業系統學習-第3天
阿新 • • 發佈:2018-12-13
第三天的開發依舊基於彙編和分割槽方面的知識,以及呼叫BIOS中斷,寫入視訊記憶體部分內容。
asmhead.nas:
; haribote-os boot asm ; TAB=4 BOTPAK EQU 0x00280000 ; bootpackのロード先 DSKCAC EQU 0x00100000 ; ディスクキャッシュの場所 DSKCAC0 EQU 0x00008000 ; ディスクキャッシュの場所(リアルモード) ; BOOT_INFO関係 CYLS EQU 0x0ff0 ; ブートセクタが設定する LEDS EQU 0x0ff1 VMODE EQU 0x0ff2 ; 色數に関する情報。何ビットカラーか? SCRNX EQU 0x0ff4 ; 解像度のX SCRNY EQU 0x0ff6 ; 解像度のY VRAM EQU 0x0ff8 ; グラフィックバッファの開始番地 ORG 0xc200 ; このプログラムがどこに読み込まれるのか ; 畫面モードを設定 MOV AL,0x13 ; VGAグラフィックス、320x200x8bitカラー MOV AH,0x00 INT 0x10 MOV BYTE [VMODE],8 ; 畫面モードをメモする(C言語が參照する) MOV WORD [SCRNX],320 MOV WORD [SCRNY],200 MOV DWORD [VRAM],0x000a0000 ; キーボードのLED狀態をBIOSに教えてもらう MOV AH,0x02 INT 0x16 ; keyboard BIOS MOV [LEDS],AL ; PICが一切の割り込みを受け付けないようにする ; AT互換機の仕様では、PICの初期化をするなら、 ; こいつをCLI前にやっておかないと、たまにハングアップする ; PICの初期化はあとでやる MOV AL,0xff OUT 0x21,AL NOP ; OUT命令を連続させるとうまくいかない機種があるらしいので OUT 0xa1,AL CLI ; さらにCPUレベルでも割り込み禁止 ; CPUから1MB以上のメモリにアクセスできるように、A20GATEを設定 CALL waitkbdout MOV AL,0xd1 OUT 0x64,AL CALL waitkbdout MOV AL,0xdf ; enable A20 OUT 0x60,AL CALL waitkbdout ; プロテクトモード移行 [INSTRSET "i486p"] ; 486の命令まで使いたいという記述 LGDT [GDTR0] ; 暫定GDTを設定 MOV EAX,CR0 AND EAX,0x7fffffff ; bit31を0にする(ページング禁止のため) OR EAX,0x00000001 ; bit0を1にする(プロテクトモード移行のため) MOV CR0,EAX JMP pipelineflush pipelineflush: MOV AX,1*8 ; 読み書き可能セグメント32bit MOV DS,AX MOV ES,AX MOV FS,AX MOV GS,AX MOV SS,AX ; bootpackの転送 MOV ESI,bootpack ; 転送元 MOV EDI,BOTPAK ; 転送先 MOV ECX,512*1024/4 CALL memcpy ; ついでにディスクデータも本來の位置へ転送 ; まずはブートセクタから MOV ESI,0x7c00 ; 転送元 MOV EDI,DSKCAC ; 転送先 MOV ECX,512/4 CALL memcpy ; 殘り全部 MOV ESI,DSKCAC0+512 ; 転送元 MOV EDI,DSKCAC+512 ; 転送先 MOV ECX,0 MOV CL,BYTE [CYLS] IMUL ECX,512*18*2/4 ; シリンダ數からバイト數/4に変換 SUB ECX,512/4 ; IPLの分だけ差し引く CALL memcpy ; asmheadでしなければいけないことは全部し終わったので、 ; あとはbootpackに任せる ; bootpackの起動 MOV EBX,BOTPAK MOV ECX,[EBX+16] ADD ECX,3 ; ECX += 3; SHR ECX,2 ; ECX /= 4; JZ skip ; 転送するべきものがない MOV ESI,[EBX+20] ; 転送元 ADD ESI,EBX MOV EDI,[EBX+12] ; 転送先 CALL memcpy skip: MOV ESP,[EBX+12] ; スタック初期値 JMP DWORD 2*8:0x0000001b waitkbdout: IN AL,0x64 AND AL,0x02 JNZ waitkbdout ; ANDの結果が0でなければwaitkbdoutへ RET memcpy: MOV EAX,[ESI] ADD ESI,4 MOV [EDI],EAX ADD EDI,4 SUB ECX,1 JNZ memcpy ; 引き算した結果が0でなければmemcpyへ RET ; memcpyはアドレスサイズプリフィクスを入れ忘れなければ、ストリング命令でも書ける ALIGNB 16 GDT0: RESB 8 ; ヌルセレクタ DW 0xffff,0x0000,0x9200,0x00cf ; 読み書き可能セグメント32bit DW 0xffff,0x0000,0x9a28,0x0047 ; 実行可能セグメント32bit(bootpack用) DW 0 GDTR0: DW 8*3-1 DD GDT0 ALIGNB 16 bootpack:
IPL.nas:
; haribote-ipl ; TAB=4 CYLS EQU 10 ; どこまで読み込むか ORG 0x7c00 ; このプログラムがどこに読み込まれるのか ; 以下は標準的なFAT12フォーマットフロッピーディスクのための記述 JMP entry DB 0x90 DB "HARIBOTE" ; ブートセクタの名前を自由に書いてよい(8バイト) DW 512 ; 1セクタの大きさ(512にしなければいけない) DB 1 ; クラスタの大きさ(1セクタにしなければいけない) DW 1 ; FATがどこから始まるか(普通は1セクタ目からにする) DB 2 ; FATの個數(2にしなければいけない) DW 224 ; ルートディレクトリ領域の大きさ(普通は224エントリにする) DW 2880 ; このドライブの大きさ(2880セクタにしなければいけない) DB 0xf0 ; メディアのタイプ(0xf0にしなければいけない) DW 9 ; FAT領域の長さ(9セクタにしなければいけない) DW 18 ; 1トラックにいくつのセクタがあるか(18にしなければいけない) DW 2 ; ヘッドの數(2にしなければいけない) DD 0 ; パーティションを使ってないのでここは必ず0 DD 2880 ; このドライブ大きさをもう一度書く DB 0,0,0x29 ; よくわからないけどこの値にしておくといいらしい DD 0xffffffff ; たぶんボリュームシリアル番號 DB "HARIBOTEOS " ; ディスクの名前(11バイト) DB "FAT12 " ; フォーマットの名前(8バイト) RESB 18 ; とりあえず18バイトあけておく ; プログラム本體 entry: MOV AX,0 ; レジスタ初期化 MOV SS,AX MOV SP,0x7c00 MOV DS,AX ; ディスクを読む MOV AX,0x0820 MOV ES,AX MOV CH,0 ; シリンダ0 MOV DH,0 ; ヘッド0 MOV CL,2 ; セクタ2 readloop: MOV SI,0 ; 失敗回數を數えるレジスタ retry: MOV AH,0x02 ; AH=0x02 : ディスク読み込み MOV AL,1 ; 1セクタ MOV BX,0 MOV DL,0x00 ; Aドライブ INT 0x13 ; ディスクBIOS呼び出し JNC next ; エラーがおきなければnextへ ADD SI,1 ; SIに1を足す CMP SI,5 ; SIと5を比較 JAE error ; SI >= 5 だったらerrorへ MOV AH,0x00 MOV DL,0x00 ; Aドライブ INT 0x13 ; ドライブのリセット JMP retry next: MOV AX,ES ; アドレスを0x200進める ADD AX,0x0020 MOV ES,AX ; ADD ES,0x020 という命令がないのでこうしている ADD CL,1 ; CLに1を足す CMP CL,18 ; CLと18を比較 JBE readloop ; CL <= 18 だったらreadloopへ MOV CL,1 ADD DH,1 CMP DH,2 JB readloop ; DH < 2 だったらreadloopへ MOV DH,0 ADD CH,1 CMP CH,CYLS JB readloop ; CH < CYLS だったらreadloopへ ; 読み終わったのでharibote.sysを実行だ! MOV [0x0ff0],CH ; IPLがどこまで読んだのかをメモ JMP 0xc200 error: MOV SI,msg putloop: MOV AL,[SI] ADD SI,1 ; SIに1を足す CMP AL,0 JE fin MOV AH,0x0e ; 一文字表示ファンクション MOV BX,15 ; カラーコード INT 0x10 ; ビデオBIOS呼び出し JMP putloop fin: HLT ; 何かあるまでCPUを停止させる JMP fin ; 無限ループ msg: DB 0x0a, 0x0a ; 改行を2つ DB "load error" DB 0x0a ; 改行 DB 0 RESB 0x7dfe-$ ; 0x7dfeまでを0x00で埋める命令 DB 0x55, 0xaa
naskfunc.nas:
; naskfunc ; TAB=4 [FORMAT "WCOFF"] ; オブジェクトファイルを作るモード [BITS 32] ; 32ビットモード用の機械語を作らせる ; オブジェクトファイルのための情報 [FILE "naskfunc.nas"] ; ソースファイル名情報 GLOBAL _io_hlt ; このプログラムに含まれる関數名 ; 以下は実際の関數 [SECTION .text] ; オブジェクトファイルではこれを書いてからプログラムを書く _io_hlt: ; void io_hlt(void); HLT RET
bootpack.c:
/* 他のファイルで作った関數がありますとCコンパイラに教える */
void io_hlt(void);
/* 関數宣言なのに、{}がなくていきなり;を書くと、
他のファイルにあるからよろしくね、という意味になるのです。 */
void HariMain(void)
{
fin:
io_hlt(); /* これでnaskfunc.nasの_io_hltが実行されます */
goto fin;
}
Makefile:
TOOLPATH = ../z_tools/
INCPATH = ../z_tools/haribote/
MAKE = $(TOOLPATH)make.exe -r
NASK = $(TOOLPATH)nask.exe
CC1 = $(TOOLPATH)cc1.exe -I$(INCPATH) -Os -Wall -quiet
GAS2NASK = $(TOOLPATH)gas2nask.exe -a
OBJ2BIM = $(TOOLPATH)obj2bim.exe
BIM2HRB = $(TOOLPATH)bim2hrb.exe
RULEFILE = $(TOOLPATH)haribote/haribote.rul
EDIMG = $(TOOLPATH)edimg.exe
IMGTOL = $(TOOLPATH)imgtol.com
COPY = copy
DEL = del
# デフォルト動作
default :
$(MAKE) img
# ファイル生成規則
ipl10.bin : ipl10.nas Makefile
$(NASK) ipl10.nas ipl10.bin ipl10.lst
asmhead.bin : asmhead.nas Makefile
$(NASK) asmhead.nas asmhead.bin asmhead.lst
bootpack.gas : bootpack.c Makefile
$(CC1) -o bootpack.gas bootpack.c
bootpack.nas : bootpack.gas Makefile
$(GAS2NASK) bootpack.gas bootpack.nas
bootpack.obj : bootpack.nas Makefile
$(NASK) bootpack.nas bootpack.obj bootpack.lst
naskfunc.obj : naskfunc.nas Makefile
$(NASK) naskfunc.nas naskfunc.obj naskfunc.lst
bootpack.bim : bootpack.obj naskfunc.obj Makefile
$(OBJ2BIM) @$(RULEFILE) out:bootpack.bim stack:3136k map:bootpack.map \
bootpack.obj naskfunc.obj
# 3MB+64KB=3136KB
bootpack.hrb : bootpack.bim Makefile
$(BIM2HRB) bootpack.bim bootpack.hrb 0
haribote.sys : asmhead.bin bootpack.hrb Makefile
copy /B asmhead.bin+bootpack.hrb haribote.sys
haribote.img : ipl10.bin haribote.sys Makefile
$(EDIMG) imgin:../z_tools/fdimg0at.tek \
wbinimg src:ipl10.bin len:512 from:0 to:0 \
copy from:haribote.sys to:@: \
imgout:haribote.img
# コマンド
img :
$(MAKE) haribote.img
run :
$(MAKE) img
$(COPY) haribote.img ..\z_tools\qemu\fdimage0.bin
$(MAKE) -C ../z_tools/qemu
install :
$(MAKE) img
$(IMGTOL) w a: haribote.img
clean :
-$(DEL) *.bin
-$(DEL) *.lst
-$(DEL) *.gas
-$(DEL) *.obj
-$(DEL) bootpack.nas
-$(DEL) bootpack.map
-$(DEL) bootpack.bim
-$(DEL) bootpack.hrb
-$(DEL) haribote.sys
src_only :
$(MAKE) clean
-$(DEL) haribote.img
嗯,貌似沒什麼好說的,大概檔名就能曉得它大概的用途,其中naskfunc.nas可以在C中嵌入彙編指令,作為一個"函式"呼叫。