直接在x86硬體上顯示圖片（無os）

何德海發表於2020-07-17

1 任務

　　為了學習計算機底層和os，我給自己佈置了一個任務：在x86硬體上，使用c和nasm來顯示一張bmp圖片。完成這個任務，前後估計花了2個月的業餘時間。

　　這個任務涉及了很多知識點，包括：啟動區、保護模式、nasm彙編、c和nasm彙編互調、ld連結、硬碟io讀取、顯示卡調色盤模式、bmp圖片格式、bios中斷指令、c指標操作記憶體、borch虛擬機器、binutils工具集、makefile等。

2 環境

ubuntu

borchs

nasm和 c

PS：ｃ程式碼遵循google的C++ 風格指南，使用gnu99標準。

3步驟

3.1 生成一個10M的硬碟映象

　　bximage是borchs軟體包的一個小工具，可以用於生成硬碟或軟盤映象。開啟終端，輸入：bximage。按照如下圖所示的，一步一步地操作。

最終會在當前目錄下，生成一個名為10M.img的檔案。

3.2 準備一張320*200的bmp圖片

　　為簡單起見，螢幕的解析度使用320*200。因此我們的bmp圖片的大小320*200。我準備了一張圖片，如下，這是我家主子的靚照。

clip_image003 

　　將檔案命名為cat-666.bmp，然後寫入到#201扇區

dd if=src/cat-ham.bmp of=10M.img bs=512 seek=201 conv=notrunc

3.3 引導區

　　引導區位於啟動盤的#0扇區，為計算機啟動後首次執行的程式碼。為簡單起見，我們的引導區僅完成以下功能：

  • 設定vga模式設定顯示模式為320*200。
  • 配置了配置了5個gdt表項，用作程式執行的記憶體空間。
  • 跳入32位保護模式。
  • 讀取核心至記憶體0x100000
  • 跳至核心入口。

 

具體程式碼如下：boot.asm

  1 ;設定堆疊段和棧指標 
  2     mov    eax, cs
  3     mov     ss, eax
  4     mov     sp, 0x7c00
  5          
  6 
  7 set_vga:
  8     mov    ax, 0x0013              ;;0x0013為 320*200*8bit
  9     int    0x10                ;int 0x10
 10 
 11 set_gdt:
 12     ;GDT 開始於 0x7e00
 13     mov     ax, 0x7e00
 14     mov     bx, ax;
 15 
 16     ; null_descriptor，這是處理器的要求
 17     mov     dword [bx + 0x00], 0x00000000
 18     mov     dword [bx + 0x04], 0x00000000
 19 
 20     ; code 啟動區
 21     mov     dword [bx + 0x08], 0x7c0001ff    ;base:0x7c00，limit: 1ff，512B
 22     mov     dword [bx + 0x0c], 0x00409A00    ;粒度為1B，
 23 
 24     ; code kernel
 25     mov     dword [bx + 0x10], 0x000000ff    ; base: 0x10_0000, limit:0xff，1MB
 26     mov     dword [bx + 0x14], 0x00c09a10    ; 粒度為4KB，
 27 
 28     ; data
 29     mov     dword [bx + 0x18], 0x0000ffff    ;base: 0, limit:0xf_ffff, 4GB
 30     mov     dword [bx + 0x1c], 0x00cf9200    ;粒度為4KB，
 31 
 32     ; stack
 33     mov     dword [bx + 0x20], 0x7a00fffe    ; base: 0x7a00, limit：0xfffe
 34     mov     dword [bx + 0x24], 0x00cf9600    ; 粒度為4KB，
 35          
 36     ;初始化描述符表暫存器 GDTR
 37     mov     word [cs: gdt_desc + 0x7c00], 39    ;描述符表的界限
 38     lgdt     [cs: gdt_desc + 0x7c00]
 39       
 40     in    al, 0x92            ;南橋晶片內的埠
 41     or     al, 0000_0010B
 42     out    0x92, al                        ;開啟A20
 43 
 44     cli                    ;中斷機制尚未工作
 45 
 46     mov    eax, cr0
 47     or     eax, 1
 48     mov     cr0, eax                        ;設定PE位
 49       
 50     ;以下進入保護模式 ...
 51     jmp     dword 0x0008: mode32_start    ;16位的描述符選擇子：32位偏移
 52              
 53              
 54              
 55     [bits 32]
 56 mode32_start: 
 57     mov     eax, 0x0018            ;載入資料段選擇子
 58     mov     es, eax;
 59     mov     ds, eax;
 60 
 61 
 62 ; 讀取核心，並且跳入。讀取200個扇區至 0x10_0000
 63 read_kernel:
 64     mov    dx, 0x1f2;
 65     mov     al, 200                ; 200個扇區
 66     out     dx, al                ;
 67     
 68     mov     dx, 0x1f3            ;
 69     mov    al ,0x01            ; 1號扇區（第2個扇區）, zero-based
 70     out     dx, al;
 71     
 72     mov    dx, 0x1f4            ;
 73     mov    al, 0x00            ;
 74     out    dx, al                ;
 75     
 76     mov     dx, 0x1f5            ;
 77     mov     al, 0x00;
 78     out     dx, al;
 79     
 80     mov     dx, 0x1f6            ;
 81     mov    al, 0xe0            ;
 82     out    dx, al                ;
 83     
 84     ; ask for read
 85     mov    dx, 0x1f7            ;
 86     mov    al, 0x20            ;
 87     out    dx, al                ;
 88     
 89     ; wait for finish
 90     mov    dx, 0x1f7            ;
 91 _rk_wait:
 92     in     al,dx                ;
 93     and     al, 0x88            ;
 94     cmp     al, 0x08            ;
 95     jnz     _rk_wait            ;
 96 
 97     ;read data to bx
 98     mov     ebx, 0x10_0000            ;
 99     mov     cx, 256 *  200            ;  n * 256;
100     mov     dx, 0x1f0            ;
101 
102 _rk_read_loop:
103     in     ax, dx;
104     mov     word[ebx], ax;            ; 每次讀2個位元組
105     add     ebx, 2;
106     loop     _rk_read_loop            ;
107 
108     ; jump to kernel, 段選擇子
109     jmp     dword 0x0010:0
110 
111           
112     hlt;
113       
114          
115 ;-------------------------------------------------------------------------------
116 gdt_desc:    dw 0
117         dd 0x00007e00              ; GDT的實體地址，剛好在啟動區之後
118 ;-------------------------------------------------------------------------------                             
119 times     510-($-$$) db 0
120 db    0x55, 0xaa

 

編譯

nasm boot.asm -f bin -o boot.bin

 

寫入到硬碟映象（寫入到#0扇區）

dd if=boot.bin of=10M.img bs=512 count=1 conv=notrunc

 

3.4 bmp檔案的結構

　　BMP檔案格式，又稱為Bitmap（點陣圖）或是DIB(Device-Independent Device，裝置無關點陣圖)，是Windows系統中廣泛使用的影像檔案格式。其結構如下圖所示：

　　參考：https://www.cnblogs.com/kingmoon/archive/2011/04/18/2020097.html

　　參考bmp的結構定義，編寫如下標頭檔案：bmp.h

  1 #ifndef _OS_BMP_H_
  2 #define _OS_BMP_H_
  3 
  4 #include <stdint.h>
  5 
  6 typedef struct {
  7   /**
  8    * 檔案型別,
  9    */
 10   char type[2];
 11 
 12   /**
 13    * 點陣圖大小
 14    */
 15   uint32_t size;
 16 
 17   /**
 18    * 保留位
 19    */
 20   uint16_t reserved1;
 21 
 22   /**
 23   * 保留位
 24   */
 25   uint16_t reserved2;
 26 
 27   /**
 28    * 影像資料偏移量
 29    */
 30   uint32_t off_bits;
 31 
 32 } __attribute__ ((packed)) BitMapFileHeader;
 33 
 34 /**
 35  * 資訊頭
 36  */
 37 typedef struct {
 38   /**
 39    * BitMapFileHeader 位元組數
 40    */
 41   uint32_t size;
 42 
 43   /**
 44    * 點陣圖寬度
 45    */
 46   uint32_t width;
 47 
 48   /**
 49    * 點陣圖高度，正位正向，反之為倒圖
 50    */
 51   uint32_t height;
 52 
 53   /**
 54    * 為目標裝置說明位面數，其值將總是被設為1
 55    */
 56   uint16_t planes;
 57 
 58   /**
 59    * 說明位元數/象素，為1、4、8、16、24、或32。
 60    */
 61   uint16_t bit_count;
 62 
 63   /**
 64    * 圖象資料壓縮的型別沒有壓縮的型別：BI_RGB
 65    */
 66   uint32_t compression;
 67 
 68   /**
 69    * 影像資料區大小，以位元組為單位
 70    */
 71   uint32_t image_size;
 72 
 73   /**
 74    * 水平解析度
 75    */
 76   uint32_t x_pixel_per_meter;
 77 
 78   /**
 79    * 垂直解析度
 80    */
 81   uint32_t y_pixel_per_meter;
 82 
 83   /**
 84    * 點陣圖實際使用的彩色表中的顏色索引數
 85    */
 86   uint32_t color_used;
 87 
 88   /**
 89    * 對圖象顯示有重要影響的索引數，0都重要。
 90    */
 91   uint32_t color_important;
 92 } __attribute__ ((packed)) BitMapInfoHeader;
 93 
 94 /*
 95  * 顏色結構體
 96  */
 97 typedef struct {
 98   /**
 99    *
100    */
101   uint8_t blue;
102 
103   /**
104    *
105    */
106   uint8_t green;
107 
108   /**
109    *
110    */
111   uint8_t red;
112 
113   /**
114    * 保留值
115    */
116   uint8_t reserved;
117 
118 } __attribute__ ((packed)) RGB;
119 
120 #endif //_OS_BMP_H_

 

程式碼說明：

  • 定義了3個結構體BitMapFileHeader（檔案頭）、 BitMapInfoHeader（點陣圖資訊頭）、RGB（顏色）
  • 需要特別注意的是，在型別定義中加入了__attribute__ ((packed))修飾。它的作用就是告訴編譯器取消結構體在編譯過程中的優化對齊，按照實際佔用位元組數進行對齊，是GCC特有的語法。不加入這個的話，會導致程式在讀取bmp資料時發生錯位。

 

３.5 io操作

　　在這個任務中需要直接操作硬體，比如讀取硬碟扇區、埠讀寫、開啟中斷、讀取eflags標誌等，這部分功能的程式碼將使用nasm來編寫，然後匯出相應的方法讓c來呼叫。

      nasm程式碼如下：x86.asm

;資料區
[section .data] ;

;程式碼區
[section .text] ;

global read_sector;
global io_hlt ;
;
global io_in8;
global io_in16;
global io_in32;
global io_out8;
global io_out16;
global io_out32;
;
global io_read_eflags;
global io_write_eflags;
;
global io_cli;
global io_sti;


;
;功能    : 讀取一個扇區
;入口    : 無
;出口    : 無
;堆疊使用: 無
;全域性變數:
;函式簽名：void read_sector(int sector, int dst);
read_sector:
    mov    ecx, [esp + 4]            ;引數1：sector
    mov    ebx, [esp + 8]            ;引數2：dst

    mov    dx, 0x1f2            ;
    mov     al, 0x01            ;1 sector
    out     dx, al                ;
    mov    dx, 0x1f3            ;
    mov    al, cl                ;0-7
    out    dx, al                ;
    
    mov     dx, 0x1f4            ;
    mov     al, ch                ;8-15
    out    dx, al
    
    mov    dx, 0x1f5            ;
    mov    al, 0x00            ;16-23
    out     dx, al                ;
    
    mov     dx, 0x1f6            ;
    mov     al, 0xe0            ;
    out     dx, al                ;
    
    ; ask for read 
    mov     dx, 0x1f7            ;
    mov     al, 0x20            ;
    out     dx, al                ;
    
    ; wait for finish
    mov     dx, 0x1f7            ;
_rs_wait:
    in      al, dx                ;
    and     al, 0x88            ;
    cmp     al, 0x08            ;
    jnz     _rs_wait            ;

    ;read data to bx
    mov     cx, 256                ;
    mov     dx, 0x1f0            ;

_rs_read_loop:
    in      ax, dx                ;
    mov     word[ebx], ax            ;
    add     ebx, 2                ;
    loop    _rs_read_loop            ;

    ret                    ;



;功能    :  掛起
;入口    : 無
;出口    : 無
;堆疊使用: 無
;全域性變數:
;函式簽名：void io_hlt(void);
io_hlt:
    hlt                    ;
    ret;



;功能    : 讀取 eflags
;函式簽名： int read_eflags(void);
io_read_eflags:
    pushfd                    ;將 eflags 壓入棧
    pop    eax                ;將 eflags 彈出並儲存至eax
    ret

;功能    : 往埠寫入1個位元組
;函式簽名： void io_out8(int port, int value);
io_out8:
    mov     edx, [esp + 4]            ;引數1: port
    mov     al, [esp + 8]            ;引數2：value
    out     dx, al
    ret



;功能    : 從埠讀取1個位元組
;函式簽名：uint8_t io_in8(int port);
io_in8:
    mov    edx, [esp + 4]            ;引數1: port
    mov    eax, 0                ;將資料置為0，防止干擾
    in    al, dx                ;
    ret


;功能    : 從埠讀取2個位元組
;函式簽名：uint16_t io_in16(int port);
io_in16:
    mov    edx, [esp + 4]            ;引數1: port
    mov    eax, 0                ;將資料置為0，防止干擾
    in    ax, dx                ;
    ret


;功能    : 從埠讀取4個位元組
;函式簽名：uint32_t io_in32(int port);
io_in32:
    mov    edx, [esp + 4]            ;引數1: port
    mov    eax, 0                ;將資料置為0，防止干擾
    in    eax, dx                ;
    ret



;功能    : 往埠寫入2個位元組
;函式簽名： void io_out16(int port, int value);
io_out16:
    mov     edx, [esp + 4]            ;引數1: port
    mov     al, [esp + 8]            ;引數2：value
    out     dx, ax
    ret


;功能    : 往埠寫入4個位元組
;函式簽名： void io_out32(int port, int value);
io_out32:
    mov     edx, [esp + 4]            ;引數1: port
    mov     al, [esp + 8]            ;引數2：value
    out     dx, eax
    ret


;功能    : 關閉中斷
;函式簽名： void io_cli(void);
io_cli:
    cli                    ; clean interrupt flag
    ret


;功能    : 開啟中斷
;函式簽名： void io_sti(void);
io_sti:
    sti                    ; set interrupt flag
    ret


;功能    : 寫入 eflags
;函式簽名： void write_eflags(int flags);
io_write_eflags:
    mov     eax, [esp + 4]            ;引數1：eflags
    push     eax                ;將引數 eflags壓入棧中
    popfd                    ;從棧中彈出eflags的值並將之寫入到 EFLAGS 暫存器
    ret

程式碼說明：

  • 匯出函式使用global關鍵字。比如global read_sector，將匯出read_sector函式。
  • 函式的引數使用棧來儲存，次序為從右到左，使用esp棧指標來訪問。
  • 所有的函式都放在section  .text 中。
  • 整型型別的返回值可以放在eax/ax/dx寄存中進行返回。

 

編譯

nasm -f elf -o x86.o x86.asm

 

　　為了便於c程式碼呼叫上面的程式碼，我們還需要建立一個標頭檔案：x86.h：

#ifndef _OS_X86_H_
#define _OS_X86_H_

#include <stdint.h>

/**
 * 讀取扇區的資料
 * @param sector 扇區號。
 * @param dst 目標地址
 */
void read_sector(int sector, uint8_t *dst);

/**
 * 掛起
 */
void io_hlt();


/**
 * 讀取 eflags
 * @return
 */
uint32_t io_read_eflags();

/**
 * 寫入 eflags
 * @param flags
 */
void io_write_eflags(uint32_t flags);



/**
 * 從埠讀取1個位元組
 * @param port 埠號
 * @return 埠上的資料
 */
uint8_t io_in8(uint16_t port);

/**
 * 從埠讀取2個位元組
 * @param port 埠號
 * @return 埠上的資料
 */
uint16_t io_in16(uint16_t port);

/**
 * 從埠讀取4個位元組
 * @param port 埠號
 * @return 埠上的資料
 */
uint32_t io_in32(uint16_t port);

/**
 * 往埠寫入1個位元組
 * @param port 埠號
 * @param value 要寫入的值
 * @return
 */
void io_out8(uint16_t port, uint8_t value);

/**
 * 往埠寫入2個位元組
 * @param port 埠號
 * @param value 要寫入的值
 * @return
 */
void io_out16(uint16_t port, uint16_t value);

/**
 * 往埠寫入4個位元組
 * @param port 埠號
 * @param value 要寫入的值
 * @return
 */
void io_out32(uint16_t port, uint32_t value);

/**
 * 關閉中斷
 */
void io_cli();

/**
 * 開啟中斷
 */
void io_sti();

#endif //_OS_X86_H_

 

程式碼說明：

  • 函式的簽名要跟nasm檔案中的保持一致，包括函式名，引數個數、引數型別。
  • 在呼叫的時候跟普通的標頭檔案一樣，先引入x86.h，然後呼叫相應的方法。

 

３.6 核心程式碼

　　在核心程式碼中，執行以下操作：

  • 讀取bmp檔案所在的起始個扇區。從該扇區資料中取出檔案大小，決定要還要繼續讀幾個扇區，接著讀完所有扇區。
  • 從bmp資料中取出調色盤資料，然後用它來更改顯示卡的調色盤。
  • 從bmp資料中取出影像資料，寫入到影像緩衝區。

　　程式碼如下：kernel.c

 1 #include <stdint.h>
 2 #include "x86.h"
 3 #include "bmp.h"
 4 
 5 // 視訊緩衝區的記憶體位置
 6 #define VIDEO_BUFFER_MEMORY_LOC 0x0a0000
 7 // bmp檔案的記憶體位置
 8 #define BMP_FILE_MEMORY_LOC 0x200000
 9 // bmp檔案所在的起始扇區
10 #define BMP_FILE_SECTOR 201
11 
12 int main(void) {
13   // 讀扇區的索引，
14   uint32_t sector_read_index = BMP_FILE_SECTOR;
15   // 讀檔案的索引
16   uint8_t *file_read_index = (uint8_t *) BMP_FILE_MEMORY_LOC;
17 
18   // 讀取bmp檔案所在的第1個扇區
19   read_sector(sector_read_index, file_read_index);
20   file_read_index = file_read_index + 512;
21   sector_read_index++;
22 
23   // 檔案頭
24   BitMapFileHeader *bmp_header = (BitMapFileHeader *) BMP_FILE_MEMORY_LOC;
25   uint32_t file_size = bmp_header->size;
26 
27   // 影像資料偏移
28   uint32_t off_bits = bmp_header->off_bits;
29 
30   // 需要再讀取幾個扇區?
31   int more_sectors = (file_size / 512) - 1;
32   if (file_size % 512 != 0) {
33     more_sectors++;
34   }
35 
36   // 讀取更多扇區
37   for (int i = 0; i < more_sectors; i++) {
38     read_sector(sector_read_index, file_read_index);
39     sector_read_index++;
40     file_read_index += 512;
41   }
42 
43   //*********************調色盤設定 *************
44   // 讀取調色盤資料
45   // 調色盤資料開始於檔案偏移 54
46   RGB *palette_index = (RGB *) (BMP_FILE_MEMORY_LOC + 54);
47   //
48   uint32_t eflags = io_read_eflags();
49   io_cli();
50 
51   // 寫入0號調色盤
52   io_out8(0x03c8, 0);
53 
54   // 寫入調色盤資料
55   for (int i = 0; i < 256; ++i) {
56     RGB rgb = *palette_index;
57     // 必須除以4，因為 vga 只能顯示64色
58     io_out8(0x03c9, rgb.red / 4);
59     io_out8(0x03c9, rgb.green / 4);
60     io_out8(0x03c9, rgb.blue / 4);
61     palette_index++;
62   }
63 
64   io_write_eflags(eflags);
65 
66   // 點陣圖資訊頭
67   BitMapInfoHeader *info_header = (BitMapInfoHeader *) (BMP_FILE_MEMORY_LOC + 14);
68   // 資料位陣列
69   uint8_t *file_bits = (uint8_t *) (BMP_FILE_MEMORY_LOC + off_bits);
70   // 座標點的記憶體地址
71   uint8_t *p = 0;
72   //
73   for (int i = 0; i < info_header->image_size; i++) {
74     // x 座標
75     int x = i % info_header->width;
76     // y 座標
77     int y = (info_header->height - 1) - (i / info_header->width);
78     // 點(x,y)的記憶體地址
79     p = (uint8_t *) (VIDEO_BUFFER_MEMORY_LOC + x + y * info_header->width);
80     *p = *file_bits;
81     file_bits++;
82   }
83 
84   // use this to avoid to reset
85   while (1) {
86     io_hlt();
87   }
88   return 0;
89 }

 

 關鍵程式碼說明：

  • 在寫入調色盤之前，eflags要先暫存，然後再回寫。
  • bmp的資料是從下往上，從左往右儲存的，所以顯示的時候要反過來。
  • 對視訊緩衝區記憶體區域的讀寫用到了指標。定義一個指標uint8_t *p， p為座標點的記憶體地址，然後使用*p = *file_bits來修改該記憶體的值。

 

編譯

gcc -c-std=gnu99  -fno-stack-protector  -m32 -Wall -o kernel.o kernel.c

 

３.7 連結

連結指令碼如下：kernel.ld

  1 OUTPUT_FORMAT("elf32-i386")
  2 OUTPUT_ARCH(i386)
  3 ENTRY(main)
  4 
  5 SECTIONS
  6 {
  7 	. = 0x040000;
  8 	.text :  {
  9 		*(.text)
 10 	}
 11 	.data : {
 12 		*(.data)
 13 	}
 14 	.bss : {
 15 		*(.bss)
 16 	}
 17 	/DISCARD/ : {
 18 		*(.eh_frame .note.GNU-stack)
 19 	}
 20 }
 21 
 22

 

指令碼說明：

  • OUTPUT_FORMAT("elf32-i386") 表示輸出格式為efl32 32位格式。
  • ENTRY(main) 表示入口函式為main
  • /DISCARD/表示忽略.eh_frame段和.note.GNU-stack

 

連結

ld -s -T kernel.ld -o kernel.out kernel.o x86.o
注意，物件檔案(*.o)的次序要正確，否則執行的時候會出錯。次序的原則是被依賴的放在後面。

 

3.8 .text段提取

　　連結後的檔案kernel.out是一個elf型別的檔案，它包含了elf頭資訊、.text、.data等。通過readelf命令可以檢視efl檔案的結構。

readelf -a kernel.out

命令結果如下：

 


我們僅需要 .text段 。這個時候通過objcopy來提取kernel.out中的.text段，如下：

objcopy -S -O binary -j .text kernel.out kernel.bin

  

將kernel.bin寫入到硬碟映象（從#1扇區開始）

dd if=target/kernel.bin of=10M.img bs=512 seek=1 count=200 conv=notrunc

 

3.9 放入borch虛擬機器中執行

     配置一個虛擬機器，配置如下，bochsrc ：

  1 ###############################################################
  2 # Configuration file for Bochs
  3 ###############################################################
  4 
  5 # how much memory the emulated machine will have
  6 megs: 32
  7 
  8 # filename of ROM images
  9 romimage: file=/usr/local/share/bochs/BIOS-bochs-latest
 10 vgaromimage: file=/usr/local/share/bochs/VGABIOS-lgpl-latest
 11 
 12 # what disk images will be used
 13 #floppya: 1_44=a.img, status=inserted
 14 ata0-master: type=disk, mode=flat, path="10M.img", cylinders=20, heads=16, spt=63
 15 
 16 # choose the boot disk.
 17 #boot: floppy
 18 boot: disk
 19 
 20 
 21 # where do we send log messages?
 22 # log: bochsout.txt
 23 # disable the mouse
 24 mouse: enabled=0
 25 
 26 # enable key mapping, using US layout as default.
 27 keyboard_mapping: enabled=1, map=/usr/local/share/bochs/keymaps/x11-pc-us.map
 28 
 29

 

關鍵配置說明：

  • megs: 32 表示記憶體為32M
  • boot: disk 表示從硬碟啟動
  • ata0-master: path="10M.img", 設定了硬碟映象的路徑
  • vgaromimage: file=VGABIOS-lgpl-latest 表示顯示卡的rom映象為VGABIOS-lgpl-latest，如果設定錯誤，顯示就會不正常。
  • keyboard_mapping: enabled=1, 用於設定鍵盤佈局，這裡採用美式鍵盤佈局。

 

啟動虛擬機器

bochs -q

 

效果如下：

 

3.10  makefile

　　用makefile將上面零散的命令整合一下。指令碼如下，Makefile: 

  1 .PHONY : all clean run install
  2 
  3 CFLAGS = -std=gnu99  -fno-stack-protector  -m32 -Wall
  4 
  5 all: target/boot.bin target/kernel.bin install
  6 
  7 target/boot.bin : src/boot.asm
  8 	nasm src/boot.asm -f bin -o target/boot.bin
  9 
 10 target/kernel.bin : target/kernel.out
 11 	objcopy -S -O binary -j .text  target/kernel.out target/kernel.bin
 12 
 13 target/x86.o :  src/x86.asm
 14 	nasm -f elf -o target/x86.o src/x86.asm
 15 
 16 target/kernel.o : src/kernel.c
 17 	gcc -c $(CFLAGS)  -o target/kernel.o src/kernel.c
 18 
 19 # x86.o要放到最後，否則會無法執行
 20 target/kernel.out : target/kernel.o target/x86.o
 21 	ld -s -T kernel.ld -o target/kernel.out target/kernel.o  target/x86.o
 22 
 23 
 24 
 25 install :
 26 	# #0扇區
 27 	dd if=target/boot.bin of=10M.img bs=512 count=1 conv=notrunc
 28 	# #1 ~ #200 扇區
 29 	dd if=target/kernel.bin of=10M.img bs=512 seek=1 count=200 conv=notrunc
 30 	# #201扇區開始
 31 	dd if=src/cat-666.bmp of=10M.img bs=512 seek=201  conv=notrunc
 32 
 33 
 34 run :
 35 	make all
 36 	bochs -q
 37 
 38 
 39 clean :
 40 	-rm target/*.bin
 41 	-rm target/*.o
 42 	-rm target/*.out
 43 
 44 
 45 
 46

指令碼說明：

  • 將原始檔放到src目錄下，將目標檔案放到target目錄下。
  • make run 為執行。 
  • make install 為安裝。
  • make clean 為清理。

3.11 記憶體和硬碟佈局 

記憶體佈局

實體地址

內容

0x7c00 ~ 0x7dff

啟動區

0x7e00~ 0x7eff

gdt

0x100000~0x1fffff

核心，大小1M。

0x200000開始

圖片。

0x0a0000-0xaf9ff

影像緩衝區

硬碟佈局

扇區

內容

#0

boot.bin

#1 ~ #200

kernel.bin

#201

cat-6666.bmp

 

4 參考資料

  • 《x86組合語言 從真實模式到保護模式》
  • 《Linux0.11核心完全註釋》
  • 《30天自制作業系統》
  • 《一步一步學習linux組合語言程式設計》
  • 《xv6》

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