作用:通过int 15h中断获取内存信息，调用的结果是BIOS会填充es:di指向的一块内存，此结构成为ARDS(地址范围描述符结构)：
mov ebx, 0 ; ebx = 后续值, 开始时需为 0
mov di, _MemChkBuf ; es:di 指向一个地址范围描述符结构（Address Range Descriptor Structure）
.MemChkLoop:
mov eax, 0E820h ; eax = 0000E820h 查询系统地址映射
mov ecx, 20 ; ecx = 地址范围描述符结构的大小，20字节
mov edx, 0534D4150h ; edx = 'SMAP'
int 15h ; int 15h，通过这个中断获取内存信息
jc .MemChkFail
add di, 20 ;因为每个ARDS占20字节，所以自增20指向下一个空白位置
inc dword [_dwMCRNumber] ; dwMCRNumber = ARDS 的个数
cmp ebx, 0 ;int 15h将上次调用的计数值填充到ebx中，如果为0表示探测结束，否则继续探测。
jne .MemChkLoop
jmp .MemChkOK
.MemChkFail:
mov dword [_dwMCRNumber], 0
.MemChkOK:
ReaderSector:
作用：从序号(Directory Entry 中的 Sector 号)为 ax 的的 Sector 开始, 将 cl 个 Sector 读入 es:bx 中。
顾名思义，ReaderSector函数的作用就是读扇区。这个函数最最重要的一条语句就是int 13h,这是一个中断服务程序，这里仅仅介绍当ah=2时服务程序的功能。
功能描述：读扇区
入口参数：AH＝02H
AL＝扇区数
CH＝柱面
CL＝扇区
DH＝磁头
DL＝驱动器，00H ~ 7FH：软盘；80H ~ 0FFH：硬盘
ES:BX＝缓冲区的地址
出口参数：CF＝0——操作成功，AH＝00H，AL＝传输的扇区数，否则，AH＝状态代码，参见功能号01H中的说明
push bp
mov bp, sp
sub esp, 2 ; 辟出两个字节的堆栈区域保存要读的扇区数: byte [bp-2]
mov byte [bp-2], cl
push bx ; 保存 bx
mov bl, [BPB_SecPerTrk] ; bl: 除数
div bl ; y 在 al 中, z 在 ah 中
inc ah ; z ++
mov cl, ah ; cl <- 起始扇区号
mov dh, al ; dh <- y
shr al, 1 ; y >> 1 (其实是 y/BPB_NumHeads, 这里BPB_NumHeads=2)
mov ch, al ; ch <- 柱面号
and dh, 1 ; dh & 1 = 磁头号
pop bx ; 恢复 bx
; 至此, "柱面号, 起始扇区, 磁头号" 全部得到 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
mov dl, [BS_DrvNum] ; 驱动器号 (0 表示 A 盘)
.GoOnReading:
mov ah, 2 ; 读
mov al, byte [bp-2] ; 读 al 个扇区
int 13h
jc .GoOnReading ; 如果读取错误 CF 会被置为 1, 这时就不停地读, 直到正确为止
add esp, 2
pop bp
ret
在根目录区寻找KERNEL.BIN
LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN:
cmp word [wRootDirSizeForLoop], 0 ; ┓
jz LABEL_NO_KERNELBIN ; ┣ 判断根目录区是不是已经读完, 如果读完表示没有找到 KERNEL.BIN
dec word [wRootDirSizeForLoop] ; ┛
mov ax, BaseOfKernelFile
mov es, ax ; es <- BaseOfKernelFile
mov bx, OffsetOfKernelFile ; bx <- OffsetOfKernelFile 于是, es:bx = BaseOfKernelFile:OffsetOfKernelFile = BaseOfKernelFile * 10h + OffsetOfKernelFile
mov ax, [wSectorNo] ; ax <- Root Directory 中的某 Sector 号
mov cl, 1
call ReadSector ;把一个扇区读到了BaseOfKernelFile:OffsetOfKernelFile
mov si, KernelFileName ; ds:si -> "KERNEL BIN"
mov di, OffsetOfKernelFile ; es:di -> BaseOfKernelFile:???? = BaseOfKernelFile*10h+????
cld
mov dx, 10h ；dx作为循环控制,控制一个扇区读的最大次数，因为一个扇区512字节，一个条目占32字节，所以最多读16次！
LABEL_SEARCH_FOR_KERNELBIN:
cmp dx, 0 ; ┓
jz LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR ; ┣ 循环次数控制, 如果已经读完了一个 Sector, 就跳到下一个 Sector
dec dx ; ┛
mov cx, 11 ;"KERNEL BIN"共11个字节
LABEL_CMP_FILENAME:
cmp cx, 0 ; ┓
jz LABEL_FILENAME_FOUND ; ┣ 循环次数控制, 如果比较了 11 个字符都相等, 表示找到
dec cx ; ┛
lodsb ; ds:si -> al
cmp al, byte [es:di] ; if al == es:di
jz LABEL_GO_ON
jmp LABEL_DIFFERENT
LABEL_GO_ON:
inc di
jmp LABEL_CMP_FILENAME ; 继续循环
LABEL_DIFFERENT:
and di, 0FFE0h ; else┓ 这时di的值不知道是什么, di &= e0 为了让它是 20h 的倍数
add di, 20h ; ┃
mov si, KernelFileName ; ┣ di += 20h 下一个目录条目（一个目录条目32字节)
jmp LABEL_SEARCH_FOR_KERNELBIN; ┛
LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR:
add word [wSectorNo], 1
jmp LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN
LABEL_NO_KERNELBIN:
mov dh, 2 ; "No KERNEL."
call DispStrRealMode ; 显示字符串
jmp $ ; 没有找到 KERNEL.BIN, 死循环在这里
LABEL_FILENAME_FOUND:
FAT12：
- 引导扇区里放了一个短跳转指令(jmp LABEL_START)和一些与FAT设置有关的参数(如每扇区的字节数、每簇扇区数...)
- 根目录区：由若干目录条目(Directory Entry)组成，条目最多有BPB_RootEntCnt(在引导扇区定义)个。一个条目占32字节，主要定义了文件的属性、名称、大小、日期以及在磁盘中的位置。
条目结构
- FAT表：存放FAT项(FAT Entry),每个FAT项12位，值代表文件的下一个簇号，但如果值大于或等于**0xFF8,则表示当前簇是本文件的最后一个簇。FAT1和FAT2完全一样，多一个备份。
这里说明一下代码中几个常数设置的原因:
- mov dx, 10h :一个扇区512字节，一个条目占32字节，所以一个扇区里最多存放16个条目。dx中的值用作循环控制，控制读一个扇区时读条目的最大值。
- mov cx, 11：条目中存放文件名，"KERNEL BIN",占11字节。
加载KERNEL:
调用ReadSector函数把Kernel加载到BaseOfKernelFile：OffsetOfKernelFile处
LABEL_FILENAME_FOUND: ; 找到 KERNEL.BIN 后便来到这里继续
mov ax, RootDirSectors ;RootDirSectors:根目录占用空间
and di, 0FFF0h ; di -> 当前条目的开始
push eax
mov eax, [es : di + 01Ch] ; ┓条目[01Ch]处保存着文件大小信息
mov dword [dwKernelSize], eax ; ┛保存 KERNEL.BIN 文件大小
pop eax
add di, 01Ah ; 条目[01Ah]处保存此条目对应的开始簇号，因为这里设置一簇一扇区，故开始扇区号等于开始簇号。
mov cx, word [es:di]
push cx ; 保存此 Sector 在 FAT 中的序号
add cx, ax
add cx, DeltaSectorNo ;文件的开始Sector号 = DirEntry中的开始Sector号 + 根目录占用Sector数目 + DeltaSectorNo，这时 cl 里面是 LOADER.BIN 的起始扇区号 (从 0 开始数的序号)
mov ax, BaseOfKernelFile
mov es, ax ; es <- BaseOfKernelFile
mov bx, OffsetOfKernelFile ; bx <- OffsetOfKernelFile 于是, es:bx = BaseOfKernelFile:OffsetOfKernelFile = BaseOfKernelFile * 10h + OffsetOfKernelFile
mov ax, cx ; ax <- Sector 号
LABEL_GOON_LOADING_FILE:
push ax ; ┓
push bx ; ┃
mov ah, 0Eh ; ┃ 每读一个扇区就在 "Loading " 后面打一个点, 形成这样的效果:
mov al, '.' ; ┃
mov bl, 0Fh ; ┃ Loading ......
int 10h ; ┃
pop bx ; ┃
pop ax ; ┛
mov cl, 1
call ReadSector
pop ax ; 取出此 Sector 在 FAT 中的序号
call GetFATEntry ;找到序号为 ax 的 Sector 在 FAT 中的条目, 结果放在 ax 中
cmp ax, 0FFFh ;到文件的最后一个簇
jz LABEL_FILE_LOADED
push ax ; 保存 Sector 在 FAT 中的序号
mov dx, RootDirSectors
add ax, dx
add ax, DeltaSectorNo
add bx, [BPB_BytsPerSec]
jmp LABEL_GOON_LOADING_FILE
LABEL_FILE_LOADED:
call KillMotor ; 关闭软驱马达
mov dh, 1 ; "Ready."
call DispStrRealMode ; 显示字符串
跳入保护模式：
; 加载 GDTR
lgdt [GdtPtr]
; 关中断,保护模式下中断处理的机制是不同的，不关中断会出现错误
cli
; 打开地址线A20,8086有20根地址线，开机时置A20=0可以保证即使现代计算机有很多根地址线，在实模式下寻址范围还是和8086的结果一样。
in al, 92h
or al, 00000010b
out 92h, al
; 准备切换到保护模式,寄存器cr0第一位是PE位，置0，CPU运行在实模式下。置1，CPU运行在保护模式下。
mov eax, cr0
or eax, 1
mov cr0, eax
; 真正进入保护模式
jmp dword SelectorFlatC:(BaseOfLoaderPhyAddr+LABEL_PM_START)
以下代码运行在保护模式下
由实模式跳到此处：
初始化段寄存器，调用DispMemInfo、SetupPaging、InitKernel
LABEL_PM_START:
mov ax, SelectorVideo
mov gs, ax ;gs指向显存
mov ax, SelectorFlatRW
mov ds, ax
mov es, ax
mov fs, ax
mov ss, ax ;ds,es,fs,ss指向SelectorFlatRW
mov esp, TopOfStack ;esp指向栈顶
push szMemChkTitle ;szMemChkTitle:"BaseAddrL BaseAddrH LengthLow LengthHigh Type"
call DispStr
add esp, 4
call DispMemInfo
call SetupPaging
mov ah, 0Fh ; 0000: 黑底 1111: 白字
mov al, 'P'
mov [gs:((80 * 0 + 39) * 2)], ax ; 屏幕第 0 行, 第 39 列。
call InitKernel
显示内存信息：
DispMemInfo:
push esi
push edi
push ecx
mov esi, MemChkBuf
mov ecx, [dwMCRNumber] ;for(int i=0;i<[MCRNumber];i++) // 每次得到一个ARDS(Address Range Descriptor Structure)结构
.loop: ;{
mov edx, 5 ; for(int j=0;j<5;j++) // 每次得到一个ARDS中的成员，共5个成员
mov edi, ARDStruct ; { // 依次显示：BaseAddrLow，BaseAddrHigh，LengthLow，LengthHigh，Type
.1: ;
push dword [esi] ;
call DispInt ; DispInt(MemChkBuf[j*4]); // 显示一个成员
pop eax ;
stosd ; ARDStruct[j*4] = MemChkBuf[j*4];
add esi, 4 ;
dec edx ;
cmp edx, 0 ;
jnz .1 ; }
call DispReturn ; printf("\n");
cmp dword [dwType], 1 ; if(Type == AddressRangeMemory) // AddressRangeMemory : 1, AddressRangeReserved : 2
jne .2 ; {
mov eax, [dwBaseAddrLow] ;
add eax, [dwLengthLow] ;
cmp eax, [dwMemSize] ; if(BaseAddrLow + LengthLow > MemSize)
jb .2 ;
mov [dwMemSize], eax ; MemSize = BaseAddrLow + LengthLow;
.2: ; }
loop .loop ;}
;
call DispReturn ;printf("\n");
push szRAMSize ;
call DispStr ;printf("RAM size:");
add esp, 4 ;
;
push dword [dwMemSize] ;
call DispInt ;DispInt(MemSize);
add esp, 4 ;
pop ecx
pop edi
pop esi
ret
启动分页机制：
SetupPaging:
; 根据内存大小计算应初始化多少PDE以及多少页表
xor edx, edx
mov eax, [dwMemSize]
mov ebx, 400000h ; 400000h = 4M = 4096 * 1024, 一个页表对应的内存大小
div ebx
mov ecx, eax ; 此时 ecx 为页表的个数，也即 PDE 应该的个数
test edx, edx
jz .no_remainder
inc ecx ; 如果余数不为 0 就需增加一个页表
.no_remainder:
push ecx ; 暂存页表个数
; 为简化处理, 所有线性地址对应相等的物理地址. 并且不考虑内存空洞.
; 首先初始化页目录
mov ax, SelectorFlatRW
mov es, ax
mov edi, PageDirBase ; 此段首地址为 PageDirBase：equ 200000h ，页目录开始地址
xor eax, eax
mov eax, PageTblBase | PG_P | PG_USU | PG_RWW
.1:
stosd ；将 EAX 存储到地址 ES:EDI
add eax, 4096 ; 为了简化, 所有页表在内存中是连续的.一个页表大小4KB，4096字节
loop .1
; 再初始化所有页表
pop eax ; 页表个数
mov ebx, 1024 ; 每个页表 1024 个 PTE
mul ebx ；PTE个数 = 页表个数 * 1024
mov ecx, eax
mov edi, PageTblBase ; 此段首地址为 PageTblBase：equ 201000h ，页表开始地址:
xor eax, eax
mov eax, PG_P | PG_USU | PG_RWW
.2:
stosd
add eax, 4096 ; 每一页指向 4K 的空间
loop .2
mov eax, PageDirBase
mov cr3, eax
mov eax, cr0
or eax, 80000000h
mov cr0, eax
jmp short .3
.3:
nop
ret
; 分页机制启动完毕 ----------------------------------------------------------
分页机制：
逻辑地址-->分段机制-->线性地址-->分页机制-->物理地址
- 页：就是一块内存，大小可以是4K、1M等等
- 开关位于寄存器cr0的PG位，PG=1分页机制开启
寻址方式：
- 页目录表：大小为4KB，储存在一个物理页中，每个表项4字节长，共1024个表项，每个表项对应第二级的一个页表。
- 页表：1024项，每项对应一个物理页。
InitKernel：
InitKernel:
xor esi, esi
mov cx, word [BaseOfKernelFilePhyAddr+2Ch];`. ecx <- pELFHdr->e_phnum
movzx ecx, cx ;/
mov esi, [BaseOfKernelFilePhyAddr + 1Ch] ; esi <- pELFHdr->e_phoff
add esi, BaseOfKernelFilePhyAddr;esi<-OffsetOfKernel+pELFHdr->e_phoff
.Begin:
mov eax, [esi + 0]
cmp eax, 0 ; PT_NULL
jz .NoAction
push dword [esi + 010h] ;size ;`.
mov eax, [esi + 04h] ; |
add eax, BaseOfKernelFilePhyAddr; | memcpy((void*)(pPHdr->p_vaddr),
push eax ;src ; | uchCode + pPHdr->p_offset,
push dword [esi + 08h] ;dst ; | pPHdr->p_filesz;
call MemCpy ; |
add esp, 12 ;/
.NoAction:
add esi, 020h ; esi += pELFHdr->e_phentsize
dec ecx
jnz .Begin
ret
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