从你的u盘启动:30天自制操作系统第四天u盘启动学习笔记

暑假学习小日本的那本书:30天自制操作系统

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developing environment:ubuntu

关于u盘启动自己做的操作系统的原因:

我想大部分分的学习者和写Os的人都有这样的想法,为什么现在大部分的教程都是拿软盘来说做仿真,我们的电脑上面也没有软盘,搞来搞去的系统,到头来只能仿真,没有什么意思。能在真机上跑跑自己写的系统才是有意思的事情。当然,这也是我自己的想法。

想在真机上跑,就需要一台slave机(另一台做实验的电脑),这有点交叉编译的感觉了。如果在slave上有硬盘,可以把我们开发的系统写到slave机的硬盘上,但是这样很麻烦,每次改个程序,想看效果,都需要把程序搞到slave机的硬盘上,这样也不太实际。所以这样想来,真正开发操作系统的工程师应该还在用仿真器,因为这样快,只有到了一个操作系统有实质变化的时间,工程师才会把开发的操作系统写到slave机的硬盘上,然后进行真机测试。而且为了保证可以直接把开发的操作系统文件直接复制到硬盘上,硬盘上面应该早就有grub这样的bootloader,直接指定我们操作系统的文件在哪里,就可以启动了。这里我也想了想,我们30天的开发的操作系统,能不能用grub来复制到内存,然后启动。但是这是后面的研究。也就是把grub写到u盘上,然后在slave机上插好u盘,读取我们写的操作系统的文件到内存,然后运行就可以了。把搬运操作系统的工作交给了grub这样的bootloader,开发操作系统的人员就可以考虑操作系统是如何被引导到内存的。所以现在的操作系统文件如elf文件,中就包含自己的代码要在内存的哪里运行的地址。grub读取到这个内核要在哪里运行,然后把代码部分copy到指定的ram地址就可以了。

对于我们只是学习和玩,把开发的操作系统内核写到slave机的硬盘上,显然是不太可能的,除非你家有一台完全闲置的机器。这样才能可能让你随便玩弄,包含硬盘在内。所以我们需要从u盘启动30天自制操作系统的代码,在真机上跑起来完全是自己写的代码,感觉是不一样的。一个字,爽。花了一天的时间,查资料,带猜测的对u盘的读取做了一些实验。终于把第四天的代码修改的可以从u盘启动了。在开发,学习的过程中,深感ubuntu的强大好用。

下面是从u盘启动真机运行的图片:

从你的u盘启动:30天自制操作系统第四天u盘启动学习笔记

下面大体讲解一下从u盘启动的研究过程。

1:大家都知道要从u盘启动,就是怎么读U盘,其实和读软盘差不多,还是用int0x13中断来读u盘,只是此时的dl寄存器代表的 驱动器号有所不同。

但是我们怎么知道我们的电脑从u盘启动时,dl=多少呢,因为u盘是后于floppy出现的产生,所以老的bios机器是不支持从u盘启动的。u盘是模拟成从硬盘或是软盘启动。

但是有一种方法可以从u盘启动时,知道你的dl=??,因为当你把bios设置成u盘启动时,u盘的前512字节就复制到0x7c00外了,注意好好理解这里,bios把u盘的前512字节复制到内存,所以当bios把控制权刚交给0x7c00处代码时,dl中的值是一个有效的值,就是我们需要知道的值, 从u盘启动的驱动器号。所以我写了个512字节的程序,用来显示寄存器的数值到显示器,当从u盘启动时,这512字节的程序被bios加载到内存后,我马上将dx的值显示到screen。这样一来我们就知道了dl是多少了。后来想想,也没有必要显示dl,只要保存到内存中就行了,读取u盘后面扇区时,再从内存读到dl.

2:还有一点,也是非常重要的一点,我们知道软盘的大小的组织方式: 80cylinders x 2heads x 18sectors x 512 bytes

但是我们u盘随便一个就比软盘容量大不少,但是u盘也是用chs来寻找扇区的。所以我们要知道我们自己的u盘有有多少个cylinders,heads,sectors x512bytes

还是利用bios提供的一个中断,可以将我们u盘有多少个cyliners and heads and sectors显示出来,这个中断服务程序是 int 0x13 /ah=0x08 ,如果你要读u盘的容量组织情况

dl 赋值第一步得到的值。然后调用int 0x13就行了。关于u盘的chs的值都保存在寄存器中,所以我写的显示寄存器的程序又起作用了。调用了int 0x13 /ah=0x08之后,就可以根据寄存器的值算出你的u盘的chs了。

我的u盘的信息如图:   从下图可以看到,我们主要关心cx,dx寄存器,u盘的chs信息就在这两个寄存器了。

从你的u盘启动:30天自制操作系统第四天u盘启动学习笔记

得到了u盘的chs,得到了读u盘的dl号,把u盘上的想要的内容读到内存就不是什么难事了。在30天的代码中小做修改就可以了,下面是我修改的部分,其它部分基本没有变。

push dx

mov si,msg  ;helloworld
call puts mov si,cpmsg ;start copying to sdram
call puts mov ax,0x0800
mov es,ax
pop dx mov ch,0
mov dh,0
mov cl,1 readloop
mov si,0
retry: mov bx,0 call cp2ram
jnc next ;copy sucessfully add si,1 ;copy failed
cmp si,5
jae error mov ah,0x00 ;reset disk
;mov dl,0x00 ;bootfrom floppy
;mov dl,0x80 ;bootfrom usb
int 0x13
jmp retry next:
mov ax,es
add ax,0x0020
mov es,ax add cl,1 ;sector++
cmp cl,63
jbe readloop mov cl,1 ;sector 是从扇区1形始
add dh,1 ;head++
cmp dh,61
jb readloop ;mov dh,0
;add ch,1 ;cylinder++
;cmp ch,CYLS ;这里用了一个宏定义
;jb readloop
mov [0x0ff0],ch ;把10cylineder保存到内存0x0ff0位置处
jmp ok

可以看到:
因为我的u盘是1014cylinders x 60heads x63sectors x512bytes,所以主要是把cl, dh,这些值改了下,然后把生成的镜像dd到U盘上就可以了,享受自己动手的乐趣吧。

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