和学习编程语言一样，编写操作系统也从Hello World开始，不过我们的Hello World是脱离操作系统直接在硬件上面实现的，旨在了解一些概念，比较有意思。

预备知识

在编写之前要准备一些知识，我本身也不是计算机专业，只学习过408相关的内容,基础并不深厚，所以在写的过程中也要随着遇到的问题不断进行学习。

计算机启动过程

计算机启动时首先会执行ROM中的固定程序来进行自检和初始化各个寄存器的值，就是我们通常说的BIOS。然后计算机会将启动盘的第一个扇区加载到内存0x07C00H的位置开始执行，操作系统也是利用这一个扇区来完成引导操作，也就是我们所说的BootLoader。现在最新的UEFI引导方式有所不同，但我们用不到，不再去纠结了。

识别启动扇区

计算机执行完预置程序后会加载启动扇区，那么怎么识别启动扇区呢？
很简单，计算机会检查第一个扇区的最后两个字节是否为0xAA55，如果是则说明是启动扇区，如果不是则忽略。

显卡的文本模式

显卡是用来控制屏幕显示内容的，图形的显示十分复杂，我们也不做考虑。显卡一般都支持文本模式，且会在内存中划出一部分区域作为缓冲区来进行文本的显示，我们只要将文本输出到这段内存区域就行了，屏幕上就会直接显示出来。由于历史原因，缓冲区被固定为0xB8000-0xB8FFF。其中没两个字节表示一个字符，第一个字节为ASCII码，第二个字节为样式。

汇编语言

不同的指令集的CPU用到的汇编语言也不一样，我们是在X86平台编写，但为了简单和方便去，还是使用NASM汇编器，不直接使用英特尔的汇编语言。

开始编写

有了上面的预备知识后我们想要在屏幕上打出HelloWorld的思路就很清晰了，首先使用汇编语言编写程序，将字符输出到0xB8000的内存缓冲区中，然后将该程序写入到磁盘的第一个扇区，并且将该扇区的后两个字节设置为0xAA55。这样计算机启动时就会自动启动我们的程序并且输出文字。

编写汇编程序

我使用的是NASM的汇编器，编写后可以直接输出对应的二进制文件。所以接下来会涉及一些很简单的汇编代码，此时需要对常用的寄存器有所了解，推荐看一下《X86汇编语言：从实模式到保护模式》这本书。
创建文件loader.asm,文本打开，输入以下代码

org 07c00h ;程序注册到07c00h的地址
    mov ax, 0xB800 ;将立即数0xB800转移到ax寄存器
    mov es, ax ;将ax的值转移到es寄存器，下面是按照上面说的将字符输出到缓冲区，每两个字节对应一个字符。
    mov byte [es:0x00],'H' ;地址格式为[段地址:偏移量] move byte写入字节
    mov byte [es:0x01],0x07
    mov byte [es:0x02],'E'
    mov byte [es:0x03],0x07
    mov byte [es:0x04],'L'
    mov byte [es:0x05],0x07
    mov byte [es:0x06],'L'
    mov byte [es:0x07],0x07
    mov byte [es:0x08],'O'
    mov byte [es:0x09],0x07
    mov byte [es:0x0A],0x20
    mov byte [es:0x0B],0x07
    mov byte [es:0x0C],'W'
    mov byte [es:0x0D],0x07
    mov byte [es:0x0E],'O'
    mov byte [es:0x0F],0x07
    mov byte [es:0x10],'R'
    mov byte [es:0x11],0x07
    mov byte [es:0x12],'L'
    mov byte [es:0x13],0x07
    mov byte [es:0x14],'D'
    mov byte [es:0x15],0x07
times 510-($-$$) db 0 ;重复命令，$为编译后的当前行地址，$$为段起始地址，除去后两字节为55 AA，将其它的字节填充为0

dw 0xaa55 ;填充最后两个字节

我用的编译环境是WSL2,ubuntu 20.04，直接sudo apt install nasm即可，然后执行编译命令，

nasm loader.asm -o loader.img

直接输出img文件即可，大小刚好为512B。

运行系统

img文件制作好后便可以开始运行了，为了方便推荐使用虚拟机，我用的VirtualBox，创建一个虚拟机，添加一个软盘，将img文件注册进去，运行就可以看到熟悉的Hello World了:

helloword.png

到此就算完成了，Hello World的编写，这只是第一步，主要在了解基本概念，能做到这一步还是很有成就感的。
接下来的任务就更艰巨了：

• 再进一步的学习x86汇编
• C语言和汇编互调
• 制作BootLoader（或者使用其它已有的，看难度而定）
• 正式编写操作系统的主要模块：内存管理，进程管理，文件管理等