本匯編代碼對應文章保戶模式下操作系統(tǒng)內(nèi)核如何加載用戶程序并運行 中的實際內(nèi)核代碼

• 對應的主引導扇區(qū)代碼：主引導扇區(qū)代碼
• 對應的用戶程序代碼：用戶程序代碼

;代碼清單13-2;文件名：c13_core.asm;文件說明：保護模式微型核心程序 ;以下常量定義部分。內(nèi)核的大部分內(nèi)容都應當固定 core_code_seg_sel equ 0x38 ;內(nèi)核代碼段選擇子core_data_seg_sel equ 0x30 ;內(nèi)核數(shù)據(jù)段選擇子 sys_routine_seg_sel equ 0x28 ;系統(tǒng)公共例程代碼段的選擇子 video_ram_seg_sel equ 0x20 ;視頻顯示緩沖區(qū)的段選擇子core_stack_seg_sel equ 0x18 ;內(nèi)核堆棧段選擇子mem_0_4_gb_seg_sel equ 0x08 ;整個0-4GB內(nèi)存的段的選擇子;-------------------------------------------------------------------------------;以下是系統(tǒng)核心的頭部，用于加載核心程序 core_length dd core_end ;核心程序總長度#00sys_routine_seg dd section.sys_routine.start;系統(tǒng)公用例程段位置#04core_data_seg dd section.core_data.start;核心數(shù)據(jù)段位置#08core_code_seg dd section.core_code.start;核心代碼段位置#0ccore_entry dd start ;核心代碼段入口點#10dw core_code_seg_sel;===============================================================================[bits 32] ;=============================================================================== SECTION sys_routine vstart=0 ;系統(tǒng)公共例程代碼段 ;-------------------------------------------------------------------------------;字符串顯示例程 put_string: ;顯示0終止的字符串并移動光標 ;輸入：DS:EBX=串地址push ecx.getc:mov cl,[ebx]or cl,cljz .exitcall put_charinc ebxjmp .getc.exit:pop ecxretf ;段間返回;------------------------------------------------------------------------------- put_char: ;在當前光標處顯示一個字符,并推進;光標。僅用于段內(nèi)調(diào)用 ;輸入：CL=字符ASCII碼 pushad;以下取當前光標位置mov dx,0x3d4mov al,0x0eout dx,alinc dx ;0x3d5in al,dx ;高字mov ah,aldec dx ;0x3d4mov al,0x0fout dx,alinc dx ;0x3d5in al,dx ;低字mov bx,ax ;BX=代表光標位置的16位數(shù)cmp cl,0x0d ;回車符？jnz .put_0amov ax,bxmov bl,80div blmul blmov bx,axjmp .set_cursor.put_0a:cmp cl,0x0a ;換行符？jnz .put_otheradd bx,80jmp .roll_screen.put_other: ;正常顯示字符push esmov eax,video_ram_seg_sel ;0xb8000段的選擇子mov es,eaxshl bx,1mov [es:bx],clpop es;以下將光標位置推進一個字符shr bx,1inc bx.roll_screen:cmp bx,2000 ;光標超出屏幕？滾屏jl .set_cursorpush dspush esmov eax,video_ram_seg_selmov ds,eaxmov es,eaxcldmov esi,0xa0 ;小心！32位模式下movsb/w/d mov edi,0x00 ;使用的是esi/edi/ecx mov ecx,1920rep movsdmov bx,3840 ;清除屏幕最底一行mov ecx,80 ;32位程序應該使用ECX.cls:mov word[es:bx],0x0720add bx,2loop .clspop espop dsmov bx,1920.set_cursor:mov dx,0x3d4mov al,0x0eout dx,alinc dx ;0x3d5mov al,bhout dx,aldec dx ;0x3d4mov al,0x0fout dx,alinc dx ;0x3d5mov al,blout dx,alpopadret ;------------------------------------------------------------------------------- read_hard_disk_0: ;從硬盤讀取一個邏輯扇區(qū);EAX=邏輯扇區(qū)號;DS:EBX=目標緩沖區(qū)地址;返回：EBX=EBX+512push eax push ecxpush edxpush eaxmov dx,0x1f2mov al,1out dx,al ;讀取的扇區(qū)數(shù)inc dx ;0x1f3pop eaxout dx,al ;LBA地址7~0inc dx ;0x1f4mov cl,8shr eax,clout dx,al ;LBA地址15~8inc dx ;0x1f5shr eax,clout dx,al ;LBA地址23~16inc dx ;0x1f6shr eax,clor al,0xe0 ;第一硬盤 LBA地址27~24out dx,alinc dx ;0x1f7mov al,0x20 ;讀命令out dx,al.waits:in al,dxand al,0x88cmp al,0x08jnz .waits ;不忙，且硬盤已準備好數(shù)據(jù)傳輸 mov ecx,256 ;總共要讀取的字數(shù)mov dx,0x1f0.readw:in ax,dxmov [ebx],axadd ebx,2loop .readwpop edxpop ecxpop eaxretf ;段間返回 ;------------------------------------------------------------------------------- ;匯編語言程序是極難一次成功，而且調(diào)試非常困難。這個例程可以提供幫助 put_hex_dword: ;在當前光標處以十六進制形式顯示;一個雙字并推進光標 ;輸入：EDX=要轉換并顯示的數(shù)字;輸出：無pushadpush dsmov ax,core_data_seg_sel ;切換到核心數(shù)據(jù)段 mov ds,axmov ebx,bin_hex ;指向核心數(shù)據(jù)段內(nèi)的轉換表mov ecx,8.xlt: rol edx,4mov eax,edxand eax,0x0000000fxlatpush ecxmov cl,al call put_charpop ecxloop .xltpop dspopadretf;------------------------------------------------------------------------------- allocate_memory: ;分配內(nèi)存;輸入：ECX=希望分配的字節(jié)數(shù);輸出：ECX=起始線性地址 push dspush eaxpush ebxmov eax,core_data_seg_selmov ds,eaxmov eax,[ram_alloc]add eax,ecx ;下一次分配時的起始地址;這里應當有檢測可用內(nèi)存數(shù)量的指令mov ecx,[ram_alloc] ;返回分配的起始地址mov ebx,eaxand ebx,0xfffffffcadd ebx,4 ;強制對齊 test eax,0x00000003 ;下次分配的起始地址最好是4字節(jié)對齊cmovnz eax,ebx ;如果沒有對齊，則強制對齊 mov [ram_alloc],eax ;下次從該地址分配內(nèi)存;cmovcc指令可以避免控制轉移 pop ebxpop eaxpop dsretf;------------------------------------------------------------------------------- set_up_gdt_descriptor: ;在GDT內(nèi)安裝一個新的描述符;輸入：EDX:EAX=描述符 ;輸出：CX=描述符的選擇子push eaxpush ebxpush edxpush dspush esmov ebx,core_data_seg_sel ;切換到核心數(shù)據(jù)段mov ds,ebxsgdt [pgdt] ;以便開始處理GDTmov ebx,mem_0_4_gb_seg_selmov es,ebxmovzx ebx,word [pgdt] ;GDT界限 inc bx ;GDT總字節(jié)數(shù)，也是下一個描述符偏移 add ebx,[pgdt+2] ;下一個描述符的線性地址 mov [es:ebx],eaxmov [es:ebx+4],edxadd word [pgdt],8 ;增加一個描述符的大小 lgdt [pgdt] ;對GDT的更改生效 mov ax,[pgdt] ;得到GDT界限值xor dx,dxmov bx,8div bx ;除以8，去掉余數(shù)mov cx,ax shl cx,3 ;將索引號移到正確位置 pop espop dspop edxpop ebxpop eaxretf ;------------------------------------------------------------------------------- make_seg_descriptor: ;構造存儲器和系統(tǒng)的段描述符;輸入：EAX=線性基地址; EBX=段界限; ECX=屬性。各屬性位都在原始; 位置，無關的位清零 ;返回：EDX:EAX=描述符mov edx,eaxshl eax,16or ax,bx ;描述符前32位(EAX)構造完畢and edx,0xffff0000 ;清除基地址中無關的位rol edx,8bswap edx ;裝配基址的31~24和23~16 (80486+)xor bx,bxor edx,ebx ;裝配段界限的高4位or edx,ecx ;裝配屬性retf;=============================================================================== SECTION core_data vstart=0 ;系統(tǒng)核心的數(shù)據(jù)段 ;-------------------------------------------------------------------------------pgdt dw 0 ;用于設置和修改GDT dd 0ram_alloc dd 0x00100000 ;下次分配內(nèi)存時的起始地址;符號地址檢索表salt:salt_1 db '@PrintString'times 256-($-salt_1) db 0dd put_stringdw sys_routine_seg_selsalt_2 db '@ReadDiskData'times 256-($-salt_2) db 0dd read_hard_disk_0dw sys_routine_seg_selsalt_3 db '@PrintDwordAsHexString'times 256-($-salt_3) db 0dd put_hex_dworddw sys_routine_seg_selsalt_4 db '@TerminateProgram'times 256-($-salt_4) db 0dd return_pointdw core_code_seg_selsalt_item_len equ $-salt_4salt_items equ ($-salt)/salt_item_lenmessage_1 db ' If you seen this message,that means we 'db 'are now in protect mode,and the system 'db 'core is loaded,and the video display 'db 'routine works perfectly.',0x0d,0x0a,0message_5 db ' Loading user program...',0do_status db 'Done.',0x0d,0x0a,0message_6 db 0x0d,0x0a,0x0d,0x0a,0x0d,0x0adb ' User program terminated,control returned.',0bin_hex db '0123456789ABCDEF';put_hex_dword子過程用的查找表 core_buf times 2048 db 0 ;內(nèi)核用的緩沖區(qū)esp_pointer dd 0 ;內(nèi)核用來臨時保存自己的棧指針 cpu_brnd0 db 0x0d,0x0a,' ',0cpu_brand times 52 db 0cpu_brnd1 db 0x0d,0x0a,0x0d,0x0a,0;=============================================================================== SECTION core_code vstart=0 ;------------------------------------------------------------------------------- load_relocate_program: ;加載并重定位用戶程序;輸入：ESI=起始邏輯扇區(qū)號;返回：AX=指向用戶程序頭部的選擇子 push ebxpush ecxpush edxpush esipush edipush dspush esmov eax,core_data_seg_selmov ds,eax ;切換DS到內(nèi)核數(shù)據(jù)段mov eax,esi ;讀取程序頭部數(shù)據(jù) mov ebx,core_buf call sys_routine_seg_sel:read_hard_disk_0;以下判斷整個程序有多大mov eax,[core_buf] ;程序尺寸mov ebx,eaxand ebx,0xfffffe00 ;使之512字節(jié)對齊（能被512整除的數(shù)， add ebx,512 ;低9位都為0 test eax,0x000001ff ;程序的大小正好是512的倍數(shù)嗎? cmovnz eax,ebx ;不是。使用湊整的結果 mov ecx,eax ;實際需要申請的內(nèi)存數(shù)量call sys_routine_seg_sel:allocate_memorymov ebx,ecx ;ebx -> 申請到的內(nèi)存首地址push ebx ;保存該首地址 xor edx,edxmov ecx,512div ecxmov ecx,eax ;總扇區(qū)數(shù) mov eax,mem_0_4_gb_seg_sel ;切換DS到0-4GB的段mov ds,eaxmov eax,esi ;起始扇區(qū)號 .b1:call sys_routine_seg_sel:read_hard_disk_0inc eaxloop .b1 ;循環(huán)讀，直到讀完整個用戶程序;建立程序頭部段描述符pop edi ;恢復程序裝載的首地址 mov eax,edi ;程序頭部起始線性地址mov ebx,[edi+0x04] ;段長度dec ebx ;段界限 mov ecx,0x00409200 ;字節(jié)粒度的數(shù)據(jù)段描述符call sys_routine_seg_sel:make_seg_descriptorcall sys_routine_seg_sel:set_up_gdt_descriptormov [edi+0x04],cx ;建立程序代碼段描述符mov eax,ediadd eax,[edi+0x14] ;代碼起始線性地址mov ebx,[edi+0x18] ;段長度dec ebx ;段界限mov ecx,0x00409800 ;字節(jié)粒度的代碼段描述符call sys_routine_seg_sel:make_seg_descriptorcall sys_routine_seg_sel:set_up_gdt_descriptormov [edi+0x14],cx;建立程序數(shù)據(jù)段描述符mov eax,ediadd eax,[edi+0x1c] ;數(shù)據(jù)段起始線性地址mov ebx,[edi+0x20] ;段長度dec ebx ;段界限mov ecx,0x00409200 ;字節(jié)粒度的數(shù)據(jù)段描述符call sys_routine_seg_sel:make_seg_descriptorcall sys_routine_seg_sel:set_up_gdt_descriptormov [edi+0x1c],cx;建立程序堆棧段描述符mov ecx,[edi+0x0c] ;4KB的倍率 mov ebx,0x000fffffsub ebx,ecx ;得到段界限mov eax,4096 mul dword [edi+0x0c] mov ecx,eax ;準備為堆棧分配內(nèi)存 call sys_routine_seg_sel:allocate_memoryadd eax,ecx ;得到堆棧的高端物理地址 mov ecx,0x00c09600 ;4KB粒度的堆棧段描述符call sys_routine_seg_sel:make_seg_descriptorcall sys_routine_seg_sel:set_up_gdt_descriptormov [edi+0x08],cx;重定位SALTmov eax,[edi+0x04]mov es,eax ;es -> 用戶程序頭部 mov eax,core_data_seg_selmov ds,eaxcldmov ecx,[es:0x24] ;用戶程序的SALT條目數(shù)mov edi,0x28 ;用戶程序內(nèi)的SALT位于頭部內(nèi)0x2c處.b2: push ecxpush edimov ecx,salt_itemsmov esi,salt.b3:push edipush esipush ecxmov ecx,64 ;檢索表中，每條目的比較次數(shù) repe cmpsd ;每次比較4字節(jié) jnz .b4mov eax,[esi] ;若匹配，esi恰好指向其后的地址數(shù)據(jù)mov [es:edi-256],eax ;將字符串改寫成偏移地址 mov ax,[esi+4]mov [es:edi-252],ax ;以及段選擇子 .b4:pop ecxpop esiadd esi,salt_item_lenpop edi ;從頭比較 loop .b3pop ediadd edi,256pop ecxloop .b2mov ax,[es:0x04]pop es ;恢復到調(diào)用此過程前的es段 pop ds ;恢復到調(diào)用此過程前的ds段pop edipop esipop edxpop ecxpop ebxret;------------------------------------------------------------------------------- start:mov ecx,core_data_seg_sel ;使ds指向核心數(shù)據(jù)段 mov ds,ecxmov ebx,message_1call sys_routine_seg_sel:put_string;顯示處理器品牌信息 mov eax,0x80000002cpuidmov [cpu_brand + 0x00],eaxmov [cpu_brand + 0x04],ebxmov [cpu_brand + 0x08],ecxmov [cpu_brand + 0x0c],edxmov eax,0x80000003cpuidmov [cpu_brand + 0x10],eaxmov [cpu_brand + 0x14],ebxmov [cpu_brand + 0x18],ecxmov [cpu_brand + 0x1c],edxmov eax,0x80000004cpuidmov [cpu_brand + 0x20],eaxmov [cpu_brand + 0x24],ebxmov [cpu_brand + 0x28],ecxmov [cpu_brand + 0x2c],edxmov ebx,cpu_brnd0call sys_routine_seg_sel:put_stringmov ebx,cpu_brandcall sys_routine_seg_sel:put_stringmov ebx,cpu_brnd1call sys_routine_seg_sel:put_stringmov ebx,message_5call sys_routine_seg_sel:put_stringmov esi,50 ;用戶程序位于邏輯50扇區(qū) call load_relocate_programmov ebx,do_statuscall sys_routine_seg_sel:put_stringmov [esp_pointer],esp ;臨時保存堆棧指針mov ds,axjmp far [0x10] ;控制權交給用戶程序（入口點）;堆棧可能切換 return_point: ;用戶程序返回點mov eax,core_data_seg_sel ;使ds指向核心數(shù)據(jù)段mov ds,eaxmov eax,core_stack_seg_sel ;切換回內(nèi)核自己的堆棧mov ss,eax mov esp,[esp_pointer]mov ebx,message_6call sys_routine_seg_sel:put_string;這里可以放置清除用戶程序各種描述符的指令;也可以加載并啟動其它程序hlt;=============================================================================== SECTION core_trail ;------------------------------------------------------------------------------- core_end:

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【OS学习笔记】二十一 保护模式六：保户模式下操作系统内核如何加载用户程序并运行 对应的汇编代码之内核代码的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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