操作系統實驗一：在引導扇區編寫顯示字符串的引導程序

寫在前面的話：

      一直以來就想要自己動手寫一個簡單的操作系統，可惜水平有限，在linux下編譯安裝一個程序幾天都沒有成功，更不用說研究Linux的內核代碼了。後來買來minix的書籍，看了半個月，也不知道如何開始寫自己的第一行代碼……

無意中發現於源寫的《自己動手寫操作系統》，終於讓我真正踏上了編寫操作系統的第一步。這裏要非常感謝於源大大爲廣大學習編寫操作系統的初學者作出的巨大貢獻。

      可惜好景不長，因爲對書本中第二章配置實驗環境這一關沒有完全通過，在第五章就卡殼了。之後因爲電腦資源吃緊，將實驗用的虛擬機都刪除了。學習之路也就沉默了下來。

      最近，在逛CSDN時，無疑發現了楊曉兵大大的博客以及所編寫的編譯器YC09還有上面作爲範例之一的tinix操作系統，才知道，原來編寫測試操作系統代碼可以這麼簡單——只需一個yc09編譯器與虛擬機Bochs就可以了，再也不許要花費大力氣來配置實驗環境安裝Virtual PC、VMware以及DOS和Linux，又是使用nasm又是gcc，以及一次又一次啓動虛擬機裏的DOS或Linux。於是重新燃起了編寫操作系統的熱情。

 

 

實驗環境：windows XP

編譯器：YC09

運行調試工具：Bochs

 

實驗代碼結構說明：

      所有實驗都是由run.c以及操作系統實際實驗代碼組成。run.c的作用是生成run.exe程序，由run.exe程序自動編譯實驗代碼，生成img以及調用運行Bochs。只要一次編譯好run.c,此後修改微調實驗代碼後，直接運行run.exe即可。我特地設置run.c爲一個無限循環。於是修改測試實驗代碼就變得非常簡單：

(1)運行run.exe

(2)查看虛擬機運行效果

(3)關閉虛擬機

(4)修改實驗代碼

(5)在run.exe的控制檯裏點擊回車（第一輪一次，以後要兩次點擊回車）

(6)回到第二步……

 

下面是本次實驗代碼：

      一個寫在引導扇區的簡單程序——在屏幕上顯示一個字符串。

      儘管網上已經有了無數個版本的例子，在這裏，我還是厚臉皮的拿出來與大家分享。

 

code:run.c

//文件：run.c //功能：編譯操作系統的代碼並創建img，生成bochs配置文件，運行bochs //運行：請使用yc09編譯器編譯運行。 //作者：miao //時間：2010-1-12 //虛擬機設置 char *bootSrc = "megs: 32 /n" "romimage: file=BIOS-bochs-latest, address=0xf0000 /n" "vgaromimage: VGABIOS-elpin-2.40 /n" "floppya: 1_44=boot.img, status=inserted /n" "boot: a /n" "log: log.out /n" "mouse: enabled=0 /n" "keyboard_mapping: enabled=1, map=x11-pc-us.map /n"; //獲取當前文件夾路徑 char * GetFilePath() { static char filePath[MAX_PATH];//文件路徑,全局有效 //獲取可執行文件的完整路徑 int fileNameLength = GetModuleFileName(NULL,filePath,MAX_PATH); if(!fileNameLength) { printf("獲取當前運行程序文件路徑失敗!/n"); return filePath; } //去除程序名稱：run.exe,只保留文件夾路徑 for( int i = fileNameLength;filePath[i] != '//';i--) filePath[i] = '/0'; return filePath; } void main() { _start: #define FDISK_SIZE 1474560 //鏡像大小：1.4mb byte *imgBuffer = new byte[FDISK_SIZE]; //鏡像緩衝區 char * filePath = GetFilePath(); //當前文件夾路徑 char fileName[MAX_PATH]; //用於緩存各個文件名 //獲取可執行文件的路徑，加上引導文件名 strcat(strcpy(fileName,filePath),"boot.c"); printf("引導文件名：%s/t/n",fileName); char *bootBuffer; //保存引導程序的緩衝區 //編譯引導程序，結果放到bootBuffer中 int bootLength = YC_CompileCpp(&bootBuffer,fileName,0,0); if(bootLength <= 0) { printf("文件: %s 中存在一些錯誤/n", fileName); return; } printf("文件: %s 編譯成功，大小爲：%d字節。/n", fileName,bootLength); //將引導程序放到鏡像緩衝區 memcpy(imgBuffer,bootBuffer,bootLength); free(bootBuffer); //0000H-01FFH爲FAT引導信息 以55AA標誌結束 長度爲200H(512)字節 [第0扇區] imgBuffer[510] = 0x55; imgBuffer[511] = 0xaa;//標記軟盤引導結尾 //創建操作系統鏡像boot.img //獲取可執行文件的路徑，加上鏡像名 strcat(strcpy(fileName,filePath),"boot.img"); if(YC_writefile(fileName,imgBuffer,FDISK_SIZE) != FDISK_SIZE) { printf("寫: %s 文件過程中出現錯誤。/r/n", fileName); return; } delete imgBuffer; printf("/n%s 創建成功。/n", fileName); //生成操作系統虛擬機配置文件boot.src YC_writefile(strcat(strcpy(fileName,filePath),"boot.src"),bootSrc,strlen(bootSrc)); //運行虛擬機 YC_WinExec(strcat(strcpy(fileName,filePath),"bochs.exe"), "-q -f boot.src"); printf("/n點擊回車重新編譯運行！/n/n/n"); getchar(); goto _start; }  

 

code:boot.c

//文件：boot.c //功能：處於引導扇區的一個顯示一個字符串的簡單程序 //運行：run.exe自動會編譯boot.c與生成img並調用Bochs運行此程序 //提示：請先用yc09編譯run.c文件，生成run.exe程序 // 之後修改boot.c代碼，可直接運行run.exe查看效果 #define YCBIT 16 //告訴編譯器，以16位格式編譯程序 #define YCORG 7c00h //告訴編譯器，在7c00處加載程序 #define MsgLngth 12 //串長度 char Msg[] = "Hello, Miao!"; asm void main() { mov ax, cs mov ds, ax mov es, ax ; 清屏 mov ah, 06h ; 屏幕初始化或上卷 mov aL, 00h ; AH = 6, AL = 0h mov bx, 01111h ; 設置底色爲藍色 mov cx, 0 ; 左上角開始: (0, 0) mov dl, 4fh ; 到第x列 mov dh, 1fh ; 到第x行 int 10h ; 顯示中斷 ; 顯示字符串 mov ax,&Msg mov bp,ax ;es:bp=串地址 mov ah, 13h ; AH:13顯示字符串 mov al, 1h ; AH = 13, AL = 01h mov bx, 0014h ; 頁號爲0(BH = 0) 藍底紅字(BL = 14h) mov cx, MsgLngth ; CX = 串長度 mov dl, 00h ; 起始列 mov dh, 00h ; 起始行 int 10h ; 顯示中斷 }  

 

想要實驗以上代碼的朋友請注意：

1.到楊曉兵大大的博客上下載安裝yc09，安裝只需一分鐘左右。

2.將以上run.c、boot.c代碼拷貝到某個實驗用的文件夾內。

3.在YC09/example文件夾內找到bochs.exe、BIOS-bochs-latest、VGABIOS-elpin-2.40、x11-pc-us.map四個文件拷貝到試驗用的文件夾內。

4.使用yc09編譯運行run.c

 

ps1：YC09/example文件夾內有tinix操作系統的示例，有興趣的朋友可以直接研究它。另外還有許多有趣開源的程序代碼作爲yc09的示例，值得一看。

ps2：最近逛新華書店，發現於源大大的《自己動手寫操作系統》出了第二版，可憐我第一版都還沒摸熱……