linux引导程序解析Word文档下载推荐.docx
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movss,ax
movsp,#0xFF00
利用BIOS中断INT13将setup模块，从磁盘第2个扇区开始读到0x90200开始处，共读4个扇区
load_setup:
movdx,#0x0000!
drive0,head0
movcx,#0x0002!
sector2,track0
movbx,#0x0200!
address=512,inINITSEG
movax,#0x0200+SETUP_LEN!
service2,nrofsectors
int0x13
jncok_load_setup
出错则重新执行加载程序
movax,#0x0000
jload_setup
利用int13中断，得到磁盘驱动器的参数，特别是每道磁道的扇区数量
movax,0x0800
movdl,0x00
重新设置es的值
movsectors,cx
printsomemessage
movah,#0x03!
读光标位置，返回光标位置在dx中
xorbh,bh
int0x10
movcx,#24
movbx,#0x0007
movbp,#msg1
movax,#0x1301
okwehavewrittenthemessage,现在开始将system模块加载到0x10000开始处
movax,#SYSSEG
callread_it!
读磁盘上system模块，es为输入参数
callkill_motor!
关闭马达
确定根文件系统所在的设备号
segcs
movax,root_dev
cmpax,#0
jneroot_defined
movbx,sectors
movax,#0x0208
cmpbx,#15
jeroot_defined
movax,#0x021c
cmpbx,#18
undef_root:
jmpundef_root
root_defined:
movroot_dev,ax
jmpi0,SETUPSEG!
此处跳进setup程序
下面是将system模块加载进内存的子函数
sread:
.word1+SETUPLEN!
sectorsreadofcurrenttrack
head:
.word0
track:
保证es在64kb处
read_it:
movax,es
testax,#0xfff
die:
jnedie
xorbx,bx
rp_read:
!
接着判断是否已经读入全部的数据，比较当前所读的段是否就是系统数据末端所处的段
movax,es!
如果不是，就跳转至下面的ok1标号处继续读数据
cmpax,#ENDSEG
jbok1_read
ret!
如果到达了系统末端，就结束此循环
ok1_read:
计算和验证当前磁道上需要读取的扇区数目，放在ax寄存器中，根据当前磁道还未读取的扇区数和
段内数据字节开始偏移的位置，计算如果全部读取这些未读扇区，所读的字节是否会超过64kb的限制
若会超过，则根据此次最多能读入的字节数，反算出需要读取的扇区数。
movax,sectors!
取每磁道的扇区数
subax,sread!
减去当前磁道已读扇区数
movcx,ax!
cx=ax为当前磁道的未读扇区数
shlcx,#9!
当前未读的字节数
addcx,bx!
此次操作之后，段内偏移地址现在的值
jncok2_read!
若没有超过64kb,则跳转至ok2_read
jeok2_read
若加上此次将读取的磁道上所有未读扇区时会超过64kb，则反算出可以最多加载多少扇区数目
xorax,ax
subax,bx
shrax,#9!
转换成扇区数目
ok2_read:
读当前磁道上指定开始扇区（cl）和需读扇区数（al）的数据到es:
bx开始处。
然后将磁道上已经读取的扇区数目
与磁道最大扇区数sectors作比较，如果小于sectors说明当前磁道上还有扇区未读
callread_track
cx等于当前操作以读扇区数目
addax,sread!
加上当前磁道已读扇区数目
segcs
cmpax,sectors!
如果当前磁道上还有扇区未读，则跳转到ok3_read
jneok3_read
如果该磁道的当前磁头面所有扇区已经读完，则读该磁道的下一磁头面（1号磁头）上的数据,如果已经读完则去读下一磁道
movax,#1
subax,head!
判断当前的磁头号，如果是0磁头，则去读1磁头
jneok4_read!
读1号磁头
inctrack!
读下一磁道
ok4_read:
movhead,ax!
保存当前的磁头号
xorax,ax!
清除当前磁道的已读扇区数
ok3_read:
如果当前磁道上还有未读的扇区，则首先保存当前磁道的已读扇区数目，然后调整存放数据的开始位置，若小于64kb边界值
则跳转到rp_read处，继续读数据
movsread,ax!
保存当前磁道的已读扇区数
上次已读扇区数*512字节
addbx,cx!
调整当前段内数据开始位置
jncrp_read
否则说明已经读取64kb数据，此时调整当前段，为读下一段数据作准备
addax,#0x1000
jmprp_read
read_track子程序，读当前磁道上指定开始扇区和需读扇区数的数据到es:
int0x13,ah=2,al=需读扇区数，es:
bx缓冲区开始位置
read_track:
pushax
pushbx
pushcx
pushdx
movdx,track
movcx,sread
inccx
movch,dl
movdx,head
movdh,dl
movdl,#0
anddx,#0x0100
movah,#2
int0x13
jcbad_rt
popdx
popcx
popbx
popax
ret
bad_rt:
movax,#0
movdx,#0
jmpread_track
关闭软驱马达的子程序
kill_motor:
movdx,#0x3f2
moval,#0
outb
sectors:
.word0!
存放当前启动软盘每磁道的扇区数
msg1:
.byte13,10
.ascii"
Loadingsystem
"
.byte13,10,13,10
.org508
root_dev:
.wordROOT_DEV!
这里存放根文件系统的所在设备号
boot_flag:
.word0xAA55
endtext:
enddata:
endbss:
2setup.s程序分析
setup.s是一个操作系统的加载程序，他的主要作用就是利用BIOS的读取机器系统数据，并将这些数据保存到0x90000开始的位置，（覆盖了bootsect程序所在的地方）。
这些参数将被内核中相关程序使用。
参数诸如光标位置，显存等信息。
然后setup程序将system模块从0x10000-0x8ffff（任务system模块不会超过512kb），整体移动到绝对内存地址为0x0000处。
接着加载中断描述表寄存器idtr和全局描述表寄存器gdtr，开启A20地址线，重新设置两个中断控制芯片8259A，将硬件中断号重新设置为0x20---0x2f。
最后设置CPU的控制寄存器CR0，从而进入32位保护模式运行，并跳入到system模块最前面部分的head.s程序继续运行。
为了能让head.s在32位保护模式下运行，在本程序临时设置了中断描述符表（IDT）和全局描述符表（GDT）,
在GDT中设置了当前代码段的描述符和数据段的描述符，在head.s中会重新设置这些描述符表。
必须使用lgdt把描述符表的基地址告知CPU,再将机器状态字置位即可进入32位保护模式。
INITSEG=0x9000!
wemoveboothere
SETUPSEG=0x9020!
本程序所在的段地址
保存光标位置已备以后需要
这段代码使用BIOS中断取屏幕当前的光标位置，然后保存在内存0x90000处就可以使用
movax,#INITSEG
movah,#0x03
int0x10!
利用BIOS中断将当前光标位置存档到dx
mov[0],dx!
将光标位置存放在0x90000处
得到内存的大小值
利用BIOS中断0x15功能号ah=0x88取系统所含扩展内存大小并保存在内存0x90002处。
movah,#0x88
int0x15
mov[2],ax
得到显示卡的属性
调用BIOS中断0x10,功能号ah=0x0f
返回:
ah=字符列数;
al=显示模式;
bh=当前显示页
0x90004存放当前页，0x90006存放显示模式,0x90007存放字符列数
movah,#0x0f
mov[4],bx!
bh=displaypage
mov[6],ax!
al=videomode,ah=windowwidth
检查显示方式并取参数
movah,#0x12
movbl,#0x10
mov[8],ax
mov[10],bx
mov[12],cx
取得第一个硬盘的信息
ldssi,[4*0x41]
movdi,#0x0080
movcx,#0x10
rep
movsb
取得第二个硬盘
ldssi,[4*0x46]!
取中断向量0x46的值，即hd1的参数值------>
ds:
si
movdi,#0x0090!
传输目的地址0x9000:
0x0090
检查系统是否有第二个硬盘
movax,#0x01500
movdl,#0x81
jcno_disk1
cmpah,#3
jeis_disk1
no_disk1:
第二块硬盘不存在，所以清空参数表
movdi,#0x0090
movax,#0x00
stosb
is_disk1:
从此开始进入了保护模式
cli
首先把system模块移动到正确的位置
cld
do_move:
cmpax,#0x9000
jzend_move
movcx,#0x8000
movsw
jmpdo_move
end_move:
在此处加载段描述符表，这里需要设置全局描述符表和中断描述符表
movax,#SETUPSEG
lidtidt_48
lgdtgdt_48
打开A20地址线
callempty_8042
moval,#0xD1
out#0x64,al
moval,#0xDF
out#0x60,al
8259芯片主片端口是0x20-0x29,从片的端口是0xA0-0xA9。
moval,#0x11
out#0x20,al
.word0x00eb,0x00eb
out#0xA0,al
8259芯片设置中断号从0x20开始
moval,#0x20
out#0x21,al
moval,#0x28
out#0xA1,al
moval,#0x04
out#0x21,al
.word0x00eb,0x00eb
moval,#0x02
moval,#0x01
moval,#0xFF
下面设置并进入32位保护模式运行，首先加载机器状态字，也称控制寄存器cr0
在设置该bit之后，随后的一条指令必须是一条段间跳转指令，一用于刷新当前指令队列
因为CPU在执行一条指令之前就已经从内存读取该指令并对其进行解码。
movax,#0x0001
lmswax
jmpi0,8
下面这个子程序检查键盘命令队列是否为空
empty_8042:
inal,#0x64
testal,#2
jnzempty_8042
全局描述符表开始处
gdt:
.word0,0,0,0
代码段选择符的值
.word0x07FF
.word0x0000
.word0x9A00
.word0x00C0
数据段选择符的值
.word0x9200
idt_48:
.word0
.word0,0
gdt_48:
.word0x800
.word512+gdt,0x9
三head.s程序
功能描述：
head.s程序在被编译生成目标文件之后会与内核其他程序一起被链接成system模块，位于system模块最前面，所以称之为head程序的原因。
system模块将被放置在磁盘上setup模块之后开始的扇区中，即从磁盘上第6个扇区开始位置。
linux内核一般大约有120KB，在磁盘上大概占用240个扇区。
之后我们将在保护模式下编程，head.s使用as和ld编译器和连接器。
这段程序实际上处于绝对地址0处开始的地方，首先是加载各个数据段寄存器，重新设置中断描述符表idt,共256项，并使各个表项指向一个只报错误的哑中断子程序ignore_int。
在设置了中断描述符表之后，本程序又重新设置了全局段描述符表gdt，主要是把gdt表设置在比较合理的地方，接着设置管理内存的分页处理机制，将页目录表放在绝对物理地址0开始处，紧随后边将放置可以寻址16MB内存的4个页表，并设置它们的表项。
最后，head.s程序利用返回指令将预先放置在堆栈中的main.c程序的入口地址弹出，去执行main（）程序。
以下是部分代码分析
（1）首先是建立IDT和GDT表
#建立IDT表
setup_idt:
leaignore_int,%edx
movl$0x00080000,%eax
movw%dx,%ax
movw$0x8E00,%dx
lea_idt,%edi
mov$256,%ecx
rp_sidt:
movl%eax,（%edi）#eax的高16位是选择符，低16位是段内偏移的低16位
movl%edx,4（%edi）#edx的高16位是段内偏移地址的高16位，低16位是权限位
addl$8,%edi
dec%ecx#重复设置总共256个中断描述符
jnerp_sidt
lidtidt_descr#加载中断描述符表寄存器
setup_gdt:
lgdtgdt_descr#加载全局描述符表寄存器
ret
由代码可知，256个idt均指向了一个哑中断ignore_int，加载gdt的过程更简单，只是将gdt描述符表的基地址加载进gdtr寄存器。
（2）页目录表和页表之间的映射
在linux1.1中，在绝对内存地址的0x000000处是一个大小为4k的页目录表，然后在内存0x1000,0x2000,0x3000,0x4000处分别是4个页表的首地址，也就是说linux0.11仅仅能访问16M的内存空间，内存映射的算法如下：
首先在内存0x00000即页目录表设置4个页表首地址，注意添加权限属性。
然后从最后一个页表的最后一个表项，倒序的将物理地址添加进页表中，最后一个页表项的内容是64M-4096+7（7表示页面在内存，且用户可读可访问）。
.align2
setup_paging:
#首先为5页内存进行清空处理
#1个页目录表，4个页表
movl$1024*5,%ecx
xorl%eax,%eax
xorl%edi,%edi
cld;
rep;
stosl
#页目录中只需要4个页目录,7是属性，表示该页存在内存中，且用户可以访问
movl$pg0+7,_pg_dir
movl$pg1+7,_pg_dir+4
movl$pg2+7,_pg_dir+8
movl$pg3+7,_pg_dir+12
#从最后一项倒序的写入
movl$pg3+4092,%edi#最后一页的最后一项
movl$0xfff007,%eax#16M-4096+7
std
stosl
subl$0x1000,%eax
jge1b
#设置页目录表基址寄存器cr3的值，指向页目录表。
cr3中保存的是页目录表的物理地址
movl%eax,%cr3
#设置启动分页处理
movl%cr0,%eax
orl%0x80000000,%eax
movl%eax,%cr0
#该返回指令执行先前压入堆栈的main函数的入口地址
（3）head中还需要为程序跳转进main函数作准备，当完成了页面设置的时候，上面代码的最后一句ret，即
完成了跳入main函数中继续执行。
设置main函数的代码如下:
.org0x5000#定义下面的内存数据块从偏移0x5000处开始
_tmp_flop
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