8086汇编和c语言混合实现操作系统.docx
《8086汇编和c语言混合实现操作系统.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《8086汇编和c语言混合实现操作系统.docx（46页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
8086汇编和c语言混合实现操作系统
实验三
一、实验目的
1.掌握TASM汇编语言与TURBOC语言汇合编程的方法。
2.实现内核与引导程序分离，掌握软盘上引导操作系统方法。
3.设计并实现一种简单的作业控制语言，建立具有较友好的控制命令的批处理原型操作系统，掌握操作系统提供用户界面和内部功能的实现方法。
二、实验内容
在实验二的基础上，进化你的原型操作系统，增加下列操作系统功能：
（1）将原型操作系统分离为引导程序和MYOS内核，由引导程序加载内核；
（2）内核由汇编语言kernal.asm和c语言kernal.c二个模块生成；
（3）利用C语言实现作业控制语言mJCB，原型操作系统在当前行显示一个指示符（可以是简单的一个字符或你的学号之类），允许用户输入一行命令（回车结束，语法由你设计），操作系统解释命令并完成相应的功能（3个以上的内置功能，如time、date、asc等，而且能执行软盘上的某个用户程序），并在你的实验报告中详细介绍你的mJCB语言的语法格式和功能。
三、实验报告
1、涉及的基础知识和实验环境工具综述、你的解决方案包括程序算法原理或流程图、程序模块说明、变量定义与作用说明、数据结构组织等
A．实验环境工具综述：
本次试验环境为VMware9平台上搭建的8086虚拟机，编译器为tasm,tcc，链接器为tlink，通过Winhex剪辑2进制文件，并用DiskWriter工具将主程序写入虚拟软盘，通过虚拟机加载软盘实现裸机运行。
B．算法原理：
a）计算机启动后，通过引导扇区加载软盘上余下的有效扇区。
b）引导扇区安装必要的中断，如8号中断用以动态显示时间，21号中断用以用户程序的返回，设置栈指针，数据段指针，建立c语言运行环境，设置计数器，用以动态显示时间。
配置完成后，转入基于c语言的控制程序的运行。
c）基于c语言的控制程序无限重复向输入端请求命令，解析命令，跳转调用对应程序，但接收到重启命令时重启，接到关机命令时进行关机。
d）系统总的实现为引导程序（osa.asm），汇编实现的c语言函数库（clib.asm），汇编实现的中断程序库（oslib.asm），c语言实现的控制台程序（osc.c）。
e）由于系统已搭建c语言运行环境，并提供了相应的库，再提供一个供用户用于链接c语言程序的启动程序，用户程序即可完全由c语言实现。
启动程序指定用户程序的偏移（如c9000.asm指定了用户的c程序偏移为9000h，可更改启动程序中的org来更改目标程序的偏移），并能够返回控制台（通过调用自己安装的int21H返回）。
C．程序模块说明：
a）clib.asm中汇编实现的c函数库
externcharcls（）;
功能：
清屏，清空第0页的显存
输入：
无
返回：
无
externintputs（constchar*str）;
功能：
向当前光标位置输出字符串
输入：
字符串首地址
返回：
输出字符个数
externchar*gets（char*str）;
功能：
读取字符串
输入：
字符串首地址
返回：
字符串首地址
externintstrlen（constchar*str）;
功能：
求以0结束的字符串的长度
输入：
字符串首地址
返回：
字符从长度
externintgetchar（void）;
功能：
读取字符
输入：
无
返回：
字符的ascii码
externintputchar（intc）;
功能：
输出字符
输入：
字符c
返回：
字符c
externunsignedintport_in8（unsignedintport）;
功能：
从port端口读入8位数据
输入：
端口号
返回：
读取的数据
externunsignedintport_in16（unsignedintport）;
功能：
从port端口读入16位数据
输入：
端口号
返回：
读取的数据
externvoidport_out8（unsignedintport,unsignedintvalue）;
功能：
向port端口输出8位数据value
输入：
端口号和数据
返回：
无
externvoidport_out16（unsignedintport,unsignedintvalue）;
功能：
从port端口输出16位数据value
输入：
端口号和数据
返回：
无
externvoidsetp_cursor（unsignedintbh,unsignedintdh,unsignedintdl）;
功能：
将第bh页的指针置于dh行dl列
输入：
页号bh，行号dh，列号dl
返回：
无
externvoidrun_pro（intord）;
功能：
运行程序地址表中第ord号程序
输入：
程序序号
返回：
无
b）主控制程序：
osc.c
externcharcls（）;externintputs（constchar*str）;
externchar*gets（char*str）;
externintstrlen（constchar*str）;
externintgetchar（void）;
externintputchar（intc）;
externunsignedintport_in8（unsignedintport）;
externunsignedintport_in16（unsignedintport）;
externvoidport_out8（unsignedintport,unsignedintvalue）;
externvoidport_out16（unsignedintport,unsignedintvalue）;
externvoidsetp_cursor（unsignedintbh,unsignedintdh,unsignedintdl）;
externvoidrun_pro（intord）;
voidinttostr（intx,char*str）;
intstrtoint（char*str）;
unsignedintbcdtodex（unsignedintx）;
voidget_date（char*buf）;/*yy-mm-dd*/
voidset_date（char*buf）;
voidget_time（char*buf）;/*hh:
mm:
ss*/
voidset_time（char*buf）;
voidpre_time（）;
voidinterface（）;
intstrcmp（charstr1[],charstr2[]）;
voidatoA（char*buf）;
intdeal（char*buf）;
intinside（intmin,intmax,intx）;
intchange_time（intparas）;
intislegal（inty,intm,intd）;
intchange_date（intparas）;
intshutdown（intparas）;
intreboot（intparas）;
intjc（intparas,char*buf）;
charbuffer[80];
intcontrol=1;
charExit_Message[30]="\nPressanykeytoexit...";
unsignedintadd_Table[30]={0x9000,0,0xa000,0,0xb000,0};
cmain（）{
intparas;
control=0;
while
（1）
{
cls（）;
interface（）;
gets（buffer）;
setp_cursor（0,6,0）;
paras=deal（buffer）;
if（paras!
=0）
{
jc（paras,buffer）;
puts（Exit_Message）;
getchar（）;
}
}
}
c）用户程序：
cx0.ccx1.c
2、实验步骤、操作的主要过程、运行结果、屏幕画面截图等
A．实验步骤
a）编写代码
b）在dosbox上执行批处理文件0.bat，得到，执行9000.bat得到用户程序1，执行a000.bat得到用户程序2
c）使用WinHex将中7e00h到结束的所有数据写到虚拟软盘文件Tinix.img偏移为0的位置处，将用户程序1和用户程序2对应的代码写到1400h和2400h处。
d）从软盘启动虚拟机
B．屏幕截图
a）开机界面
b）时间设置
c）日期设置
d）运行程序地址表中的用户程序
e）指令参数错误检查
f）执行重启命令，由于重启时无法截图，只提供命令输入界面
g）关机指令
C．指令总结
a）Time修改cmos时间，不需要参数
b）Date修改cmos日期，不需要参数
c）Runx执行第x号用户程序，1<=x<=2，安装新程序x需扩展。
d）Reboot重启，不需要参数
e）Shutdown关机，不需要参数
四、实验心得体会
A.程序c语言环境的配置和实现，应基于编译器tcc默认的调用规范cdecl。
a）cdecl在8086上对c语言参数的入栈顺序为从右向左入栈，对栈的恢复由程序调用者caller实现，汇编实现c语言函数库时，不需要在函数中对栈进行恢复。
在汇编程序中调用c实现的函数，对参数压栈和对函数返回后要注意恢复。
b）cdecl对函数的返回值，8位，16位和32位分别存放于al、ax、dx和ax中，汇编中调用c实现的函数时返回值的获取为以上寄存器。
c）cdecl只对ds，ss，bp，si，di等寄存器进行保护。
当在汇编中调用c实现的函数时，若通用寄存器ax，bx，cx，dx中存在有意义的值，要自行进行压栈保护。
B.实现tcc的过程中，发现tcc在栈的处理上存在bug。
tcc编译tcc_bug文件得到的二进制文件，通过debug反汇编解析，发现，tcc对函数中的临时字符串buf的取值从[bx+offset]中取（产生错误的位置在tcc_bug.c文件中有标注），而bx默认的段地址为ds而不是ss。
当ds不等于ss时，会取出错误的值，产生乱码。
解决方法：
通过在引导程序中配置c语言环境时ds和ss设置相同的值，成功解决产生乱码的问题。
C.由于8086程序在dos上运行是使用int21h的4ch号功能返回控制台，本次实验对安装了仅有单个iret指令的21h中断，来实现初步对dos程序的小的兼容，用于与用户的c语言链接的启动程序使用int21h调用安装的iret进行返回控制台。
Osc.c
externcharcls（）;externintputs（constchar*str）;
externchar*gets（char*str）;
externintstrlen（constchar*str）;
externintgetchar（void）;
externintputchar（intc）;
externunsignedintport_in8（unsignedintport）;
externunsignedintport_in16（unsignedintport）;
externvoidport_out8（unsignedintport,unsignedintvalue）;
externvoidport_out16（unsignedintport,unsignedintvalue）;
externvoidsetp_cursor（unsignedintbh,unsignedintdh,unsignedintdl）;
externvoidrun_pro（intord）;
voidinttostr（intx,char*str）;
intstrtoint（char*str）;
unsignedintbcdtodex（unsignedintx）;
voidget_date（char*buf）;/*yy-mm-dd*/
voidset_date（char*buf）;
voidget_time（char*buf）;/*hh:
mm:
ss*/
voidset_time（char*buf）;
voidpre_time（）;
voidinterface（）;
intstrcmp（charstr1[],charstr2[]）;
voidatoA（char*buf）;
intdeal（char*buf）;
intinside（intmin,intmax,intx）;
intchange_time（intparas）;
intislegal（inty,intm,intd）;
intchange_date（intparas）;
intshutdown（intparas）;
intreboot（intparas）;
intjc（intparas,char*buf）;
charbuffer[80];
intcontrol=1;
charExit_Message[30]="\nPressanykeytoexit...";
unsignedintadd_Table[30]={0x9000,0,0xa000,0,0xb000,0};
cmain（）{
intparas;
control=0;
while
（1）
{
cls（）;
interface（）;
gets（buffer）;
setp_cursor（0,6,0）;
paras=deal（buffer）;
if（paras!
=0）
{
jc（paras,buffer）;
puts（Exit_Message）;
getchar（）;
}
}
/*control=1;*/
}
voidinttostr（intx,char*str）
{
intl=0;
inti,offset;
charbuf[10];
if（x==0）
{
str[0]='0';
str[1]=0;
return;
}
if（x<0）
{
x=-x;
offset=1;
str[0]='-';
}
else
offset=0;
while（x>0）
{
buf[l]=x%10+'0';
x=x/10;
l++;
}
for（i=0;istr[l-i-1+offset]=buf[i];
str[l+offset]=0;
}
intstrtoint（char*str）
{
intlen=strlen（str）;
inti;
intsou;
intp;
intans;
if（str[0]=='-'）
{
sou=1;
p=-1;
}
else
{
sou=0;
p=1;
}
ans=0;
for（i=sou;ians=ans*10+（str[i]-'0'）;
returnans*p;
}
unsignedintbcdtodex（unsignedintx）
{
return（x>>4）*10+（x&0xf）;
}
voidget_date（char*buf）/*yy-mm-dd*/
{
unsignedinty,m,d;
port_out8（0x70,9）;/*获取年*/
y=port_in8（0x71）&0xff;
buf[0]=（y>>4）+'0';
buf[1]=（y&0xf）+'0';
buf[2]='-';
port_out8（0x70,8）;/*获取月*/
m=port_in8（0x71）&0xff;
buf[3]=（m>>4）+'0';
buf[4]=（m&0xf）+'0';
buf[5]='-';
port_out8（0x70,7）;/*获取日*/
d=port_in8（0x71）&0xff;
buf[6]=（d>>4）+'0';
buf[7]=（d&0xf）+'0';
buf[8]=0;
}
voidset_date（char*buf）
{
unsignedinty,m,d;
y=（（buf[0]-'0'）<<4）+buf[1]-'0';
port_out8（0x70,9）;
port_out8（0x71,y）;
m=（（buf[3]-'0'）<<4）+buf[4]-'0';
port_out8（0x70,8）;
port_out8（0x71,m）;
d=（（buf[6]-'0'）<<4）+buf[7]-'0';
port_out8（0x70,7）;
port_out8（0x71,d）;
}
voidget_time（char*buf）/*hh:
mm:
ss*/
{
unsignedinth,m,s;
port_out8（0x70,4）;/*获取时*/
h=port_in8（0x71）&0xff;
buf[0]=（h>>4）+'0';
buf[1]=（h&0xf）+'0';
buf[2]=':
';
port_out8（0x70,2）;/*获取分*/
m=port_in8（0x71）&0xff;
buf[3]=（m>>4）+'0';
buf[4]=（m&0xf）+'0';
buf[5]=':
';
port_out8（0x70,0）;/*获取秒*/
s=port_in8（0x71）&0xff;
buf[6]=（s>>4）+'0';
buf[7]=（s&0xf）+'0';
buf[8]=0;
}
voidset_time（char*buf）
{
unsignedinth,m,s;
h=（（buf[0]-'0'）<<4）+buf[1]-'0';
port_out8（0x70,4）;
port_out8（0x71,h）;
m=（（buf[3]-'0'）<<4）+buf[4]-'0';
port_out8（0x70,2）;
port_out8（0x71,m）;
s=（（buf[6]-'0'）<<4）+buf[7]-'0';
port_out8（0x70,0）;
port_out8（0x71,s）;
}
voidpre_time（）
{
charbuf[20];
{
/*setp_cursor（0,1,62）;*/
/*puts（"Time:
"）;*/
setp_cursor（0,1,70）;
get_time（buf）;
puts（buf）;
/*setp_cursor（0,2,62）;*/
/*puts（"Date:
"）;*/
setp_cursor（0,2,70）;
get_date（buf）;
puts（buf）;
}
}
voidinterface（）
{
inti;
intpos[4];
pos[0]=0;
pos[1]=8;
pos[2]=60;
pos[3]=79;
cls（）;
setp_cursor（0,0,0）;
for（i=0;i<80;++i）
putchar（'='）;
for（i=0;i<4;++i）
{
setp_cursor（0,1,pos[i]）;
putchar（'|'）;
}
for（i=0;i<4;++i）
{
setp_cursor（0,2,pos[i]）;
putchar（'|'）;
}
setp_cursor（0,3,0）;
for（i=0;i<80;++i）
putchar（'='）;
setp_cursor（0,1,2）;
puts（"Lab03"）;
setp_cursor（0,1,62）;
/*把以下部分放到pre_time，乱码，寻址问题？
*/
puts（"Time:
"）;
setp_cursor（0,2,62）;
puts（"Date:
"）;
pre_time（）;
setp_cursor（0,2,30）;
puts（"MYOS3.0"）;
setp_cursor（0,4,0）;
puts（"Inputcommand:
"）;
setp_cursor（0,5,0）;
for（i=0;i<80;++i）
putchar（'-'）;
setp_cursor（0,4,14）;
}
intstrcmp（charstr1[],charstr2[]）
{
intlen1=strlen（str1）;
intlen2=strlen（str2）;
inti=0,j=0;
while（i{
i++;
j++;
}
return（str2[j]-str1[i]）;
}
voidatoA（char*buf）
{
intlen=strlen（buf）;
inti;
for（i=0;iif（'a'<=buf[i]&&buf[i]<='z'）buf[
升级会员 