筆記 從MBR到OS到application

2021-06-26 23:13:21 字數 3547 閱讀 6405

下面闡述每段**的結構。

1. 引導**:

1) 流程:進入保護模式-->從硬碟中將os**讀入記憶體-->為os將要使用的段"註冊"段描述符-->跳轉到os

2) 子程式:

i. read_hard_disk_0:    

;從硬碟讀取乙個邏輯扇區

;eax=邏輯扇區號

;ds:ebx=目標緩衝區位址

;返回:ebx=ebx+512

ii. make_gdt_descriptor:

;構造描述符

;      ebx=段界限

;      ecx=屬性(各屬性位都在原始

;      位置,其它沒用到的位置0)

;返回:edx:eax=完整的描述符

2. os

1) 頭部

作業系統的頭部包含三部分資訊,一是核心長度,用於引導時確定讀取的扇區數量;二是段起始點偏移,用於向gdt中"註冊"段描述符前計算段基位址和段界限(具體的說,核心基位址加上這些段起始點偏移就是段基位址,而下乙個段的起始點偏移減去本段起始點偏移就能得到本段大小);三是程式入口點,供mbr**跳轉,其中選擇子用equ定義好,與start一起在編譯階段作為常量資料寫入。

#00 doubleword         core_length                ;核心長度

#04 doubleword         sys_routine_seg            ;例程段的起始點位移

#08 doubleword         core_data_seg              ;核心資料段的起始點位移

#0c doubleword         core_code_seg              ;核心**段起始點位移

#10 doubleword + word  start + core_code_seg_sel  ;入口點:4位元組偏移+2位元組選擇子

2) 資料段

3) **段

i.  重定位子程式

load_relocate_program:      

;載入並重定位使用者程式

;輸入:esi=起始邏輯扇區號

;返回:ax=指向使用者程式頭部的選擇子

重定位子程式要做兩項工作,一是從硬碟將使用者程式讀入記憶體,二是為使用者程式的執行準備環境,包括gdt的更新和os例程入口的對映。該程式的工作流程簡述如下。

首先,讀取使用者程式的頭部到核心資料段的預定區域。程式的頭部包含兩部分資訊,一是入口點。二是和段相關的資訊,包括各段相對於整個程式的偏移、各段的大小、使用者程式希望得到的棧的大小,有了這些資訊,os就可以為程式重新整理gdt,申請棧空間,將cpu控制權交給使用者程式。三是程式要使用的系統例程。這些例程由核心提供,常駐於核心的例程**段,可以由os和使用者程式呼叫(遠call)。為了讓os和使用者程式更好的隔離,即允許使用者程式方便的利用過程名而不是過程入口位址呼叫過程,os進行查表對映操作,將使用者程式頭部的過程名對映為入口位址,回寫入使用者程式頭部。所謂「核心資料段的預定區域」指核心資料段的一塊2kb的緩衝區,用以快取使用者程式頭部資訊。

第二,os從使用者程式頭部讀取使用者程式大小,並且向上擴充為512的倍數。

第三,os申請足夠大的記憶體用以承載使用者程式,讓bs指向申請到的記憶體起始點。

第四,os根據使用者程式大小,計算需要讀取的扇區數。

第五,os迴圈讀取完整的使用者程式到記憶體裡,存在之前申請到的記憶體裡。

第六,os根據頭部資訊為使用者程式安裝段描述符,並將段選擇子回寫到頭部資訊中。

第七,os根據頭部資訊申請棧空間,為棧段註冊段描述符,並回寫到頭部。

第八,os重定位使用者程式要使用的os例程。使用者程式將使用到的系統例程名字登記在頭部,os依據這些資訊查詢核心資料段中的對映表,將系統例程的名字對映到系統例程的入口位址,並且回寫到使用者程式的頭部,覆蓋其內的例程名稱。在核心中提供的例程中有乙個"terminateprogram",這個例程的入口指向os**中所謂的"返回點",也就是jmp跳轉使用者程式之後的位置。使用者程式可以呼叫(jmp)terminateprogram將cpu控制權交還給os。

經過上述複雜而繁瑣的操作之後,重定位子程式load_relocate_program為使用者程式的執行準備好了環境,並且讓ax填充入乙個選擇子,指向使用者程式頭部段(使用者程式頭部資訊自成一段)。

ii. 流程

3) 系統公共例程

i.   put_string:        

;顯示0終止的字串並移動游標

ii.  put_char:  

;在當前游標處顯示乙個字元,並推進

;游標。僅用於段內呼叫

;輸入:cl=字元ascii碼

iii. read_hard_disk_0:  

;從硬碟讀取乙個邏輯扇區

;eax=邏輯扇區號

;ds:ebx=目標緩衝區位址

;返回:ebx=ebx+512

iv.  put_hex_dword:                  

;在當前游標處以十六進製制形式顯示

;乙個雙字並推進游標

;輸入:edx=要轉換並顯示的數字

;輸出:無

v.   allocate_memory:    

;分配記憶體

;輸入:ecx=希望分配的位元組數

vi.  set_up_gdt_descriptor:    

;在gdt內安裝乙個新的描述符

;輸入:edx:eax=描述符

;輸出:cx=描述符的選擇子

vii. make_seg_descriptor:          

;構造儲存器和系統的段描述符

;      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

1) 頭部段

i.#0x00   doubleword   program_length    程式總長度     

#0x04   doubleword   head_len                頭部長度

#0x08   doubleword   stack_seg              棧段選擇子

#0x0c   doubleword   stack_len                程式建議的堆疊大小

#0x10   doubleword   prgentry                   程式入口

#0x14   doubleword   code_seg               **段位置

#0x18   doubleword   code_len                **段長度

#0x1c   doubleword   data_seg                資料段位置

#0x20   doubleword   data_len                 資料段長度 

ii. 符號位址檢索表

2) 資料段

1024位元組的緩衝區 + message。其中1024位元組緩衝區用於快取從硬碟中讀取的資料。

3) **段

流程:更新ds,ss,sp --> 顯示一些資訊 --> 呼叫terminateprogram返回os

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