汇编语言学习02-裸机上执行8086程序

下面的汇编代码是一个程序加载器,类似于一个最简易的操作系统,它负责加载另一个用户程序,需要注意的是,这个这个汇编要位于主扇区。

         ;代码清单8-1
         ;文件名:c08_mbr.asm
         ;文件说明:硬盘主引导扇区代码(加载程序) 
         ;创建日期:2011-5-5 18:17
         
         app_lba_start equ 100           ;声明常数(用户程序起始逻辑扇区号)
                                         ;常数的声明不会占用汇编地址
                                    
SECTION mbr align=16 vstart=0x7c00                                     

         ;设置堆栈段和栈指针 
         mov ax,0      
         mov ss,ax
         mov sp,ax
      
         mov ax,[cs:phy_base]            ;计算用于加载用户程序的逻辑段地址 
         mov dx,[cs:phy_base+0x02]
         mov bx,16        
         div bx            
         mov ds,ax                       ;令DS和ES指向该段以进行操作
         mov es,ax                        
    
         ;以下读取程序的起始部分 
         xor di,di
         mov si,app_lba_start            ;程序在硬盘上的起始逻辑扇区号 
         xor bx,bx                       ;加载到DS:0x0000处 
         call read_hard_disk_0
      
         ;以下判断整个程序有多大
         mov dx,[2]                      ;曾经把dx写成了ds,花了二十分钟排错 
         mov ax,[0]
         mov bx,512                      ;512字节每扇区
         div bx
         cmp dx,0						;cmp 需要配合jnz才有意义
         jnz @1                          ;未除尽,因此结果比实际扇区数少1 
         dec ax                          ;已经读了一个扇区,扇区总数减1 
   @1:
         cmp ax,0                        ;考虑实际长度小于等于512个字节的情况 
         jz direct
         
         ;读取剩余的扇区
         push ds                         ;以下要用到并改变DS寄存器 

         mov cx,ax                       ;循环次数(剩余扇区数)
   @2:
         mov ax,ds
         add ax,0x20                     ;得到下一个以512字节为边界的段地址
         mov ds,ax  
                              
         xor bx,bx                       ;每次读时,偏移地址始终为0x0000 
         inc si                          ;下一个逻辑扇区 
         call read_hard_disk_0
         loop @2                         ;循环读,直到读完整个功能程序 loop 需cx配合

         pop ds                          ;恢复数据段基址到用户程序头部段 
      
         ;计算入口点代码段基址 
   direct:
         mov dx,[0x08]
         mov ax,[0x06]
         call calc_segment_base
         mov [0x06],ax                   ;回填修正后的入口点代码段基址 
      
         ;开始处理段重定位表
         mov cx,[0x0a]                   ;需要重定位的项目数量
         mov bx,0x0c                     ;重定位表首地址
          
 realloc:
         mov dx,[bx+0x02]                ;32位地址的高16位 
         mov ax,[bx]
         call calc_segment_base
         mov [bx],ax                     ;回填段的基址
         add bx,4                        ;下一个重定位项(每项占4个字节) 
         loop realloc 
      
         jmp far [0x04]                  ;转移到用户程序  
 
;-------------------------------------------------------------------------------
read_hard_disk_0:                        ;从硬盘读取一个逻辑扇区
                                         ;输入:DI:SI=起始逻辑扇区号
                                         ;      DS:BX=目标缓冲区地址
         push ax
         push bx
         push cx
         push dx
      
         mov dx,0x1f2                    ;向该端口写入要读取的扇区数
         mov al,1
         out dx,al                       ;读取的扇区数

         inc dx                          ;0x1f3
         mov ax,si
         out dx,al                       ;LBA地址7~0

         inc dx                          ;0x1f4
         mov al,ah
         out dx,al                       ;LBA地址15~8

         inc dx                          ;0x1f5
         mov ax,di
         out dx,al                       ;LBA地址23~16

         inc dx                          ;0x1f6
         mov al,0xe0                     ;LBA28模式,主盘
         or al,ah                        ;LBA地址27~24
         out dx,al

         inc dx                          ;0x1f7
         mov al,0x20                     ;读命令
         out dx,al

  .waits:
         in al,dx
         and al,0x88
         cmp al,0x08
         jnz .waits                      ;不忙,且硬盘已准备好数据传输 

         mov cx,256                      ;总共要读取的字数
         mov dx,0x1f0
  .readw:
         in ax,dx
         mov [bx],ax
         add bx,2
         loop .readw

         pop dx
         pop cx
         pop bx
         pop ax
      
         ret

;-------------------------------------------------------------------------------
calc_segment_base:                       ;计算16位段地址
                                         ;输入:DX:AX=32位物理地址
                                         ;返回:AX=16位段基地址 
         push dx                          
         
         add ax,[cs:phy_base]
         adc dx,[cs:phy_base+0x02]
         shr ax,4
         ror dx,4          ;将低4位旋转到高4位
         and dx,0xf000     
         or ax,dx         ;ax 拼接 dx中的高4位
         
         pop dx
         
         ret

;-------------------------------------------------------------------------------
         phy_base dd 0x10000             ;用户程序被加载的物理起始地址
         
 times 510-($-$$) db 0
                  db 0x55,0xaa

下面的汇编代码就是一个展示信息的作用,它由上面的加载器加载,它必须位于硬盘的100扇区。代码如下

         ;代码清单8-2
         ;文件名:c08.asm
         ;文件说明:用户程序 
         ;创建日期:2011-5-5 18:17
         
;===============================================================================
SECTION header vstart=0                     ;定义用户程序头部段 
    program_length  dd program_end          ;程序总长度[0x00]
    
    ;用户程序入口点
    code_entry      dw start                ;偏移地址[0x04]
                    dd section.code_1.start ;段地址[0x06] 
    
    realloc_tbl_len dw (header_end-code_1_segment)/4
                                            ;段重定位表项个数[0x0a]
    
    ;段重定位表           
    code_1_segment  dd section.code_1.start ;[0x0c]
    code_2_segment  dd section.code_2.start ;[0x10]
    data_1_segment  dd section.data_1.start ;[0x14]
    data_2_segment  dd section.data_2.start ;[0x18]
    stack_segment   dd section.stack.start  ;[0x1c]
    
    header_end:                
    
;===============================================================================
SECTION code_1 align=16 vstart=0         ;定义代码段1(16字节对齐) 
put_string:                              ;显示串(0结尾)。
                                         ;输入:DS:BX=串地址
         mov cl,[bx]
         or cl,cl                        ;cl=0 ?
         jz .exit                        ;是的,返回主程序 
         call put_char
         inc bx                          ;下一个字符 
         jmp put_string

   .exit:
         ret

;-------------------------------------------------------------------------------
put_char:                                ;显示一个字符
                                         ;输入:cl=字符ascii
         push ax
         push bx
         push cx
         push dx
         push ds
         push es

         ;以下取当前光标位置
         mov dx,0x3d4     				;索引端口,通过该端口可获取光标所在的寄存器
         mov al,0x0e					;光标寄存器的高8位
         out dx,al						;连接低8位的光标寄存器
         mov dx,0x3d5					;通过该端口,可获取光标寄存器的值
         in al,dx                        ;高8位 
         mov ah,al

         mov dx,0x3d4
         mov al,0x0f
         out dx,al
         mov dx,0x3d5
         in al,dx                        ;低8位 
         mov bx,ax                       ;BX=代表光标位置的16位数

         cmp cl,0x0d                     ;回车符?
         jnz .put_0a                     ;不是。看看是不是换行等字符 
         mov ax,bx                       ;此句略显多余,但去掉后还得改书,麻烦 
         mov bl,80                       
         div bl
         mul bl
         mov bx,ax                      ;光标位置在bx中
         jmp .set_cursor

 .put_0a:
         cmp cl,0x0a                     ;换行符?
         jnz .put_other                  ;不是,那就正常显示字符 
         add bx,80
         jmp .roll_screen

 .put_other:                             ;正常显示字符
         mov ax,0xb800
         mov es,ax
         shl bx,1
         mov [es:bx],cl

         ;以下将光标位置推进一个字符
         shr bx,1
         add bx,1

 .roll_screen:
         cmp bx,2000                     ;光标超出屏幕?滚屏
         jl .set_cursor

         mov ax,0xb800
         mov ds,ax
         mov es,ax
         cld                            ;df清零
         mov si,0xa0					;160,从屏幕的160处开始
         mov di,0x00
         mov cx,1920
         rep movsw						;依据df的值,决定传送方向
         mov bx,3840                     ;清除屏幕最底一行
         mov cx,80
 .cls:
         mov word[es:bx],0x0720      ;07黑底白字 20空格
         add bx,2
         loop .cls

         mov bx,1920

 .set_cursor:
         mov dx,0x3d4       ;索引寄存器
         mov al,0x0e
         out dx,al
         mov dx,0x3d5      ;数据寄存器
         mov al,bh
         out dx,al
         mov dx,0x3d4
         mov al,0x0f
         out dx,al
         mov dx,0x3d5
         mov al,bl
         out dx,al

         pop es
         pop ds
         pop dx
         pop cx
         pop bx
         pop ax

         ret

;-------------------------------------------------------------------------------
  start:
         ;初始执行时,DS和ES指向用户程序头部段
         mov ax,[stack_segment]           ;设置到用户程序自己的堆栈 
         mov ss,ax
         mov sp,stack_end
         
         mov ax,[data_1_segment]          ;设置到用户程序自己的数据段
         mov ds,ax

         mov bx,msg0
         call put_string                  ;显示第一段信息 

         push word [es:code_2_segment]
         mov ax,begin
         push ax                          ;可以直接push begin,80386+
         
         retf                             ;转移到代码段2执行 
         
  continue:
         mov ax,[es:data_2_segment]       ;段寄存器DS切换到数据段2 
         mov ds,ax
         
         mov bx,msg1
         call put_string                  ;显示第二段信息 

         jmp $ 

;===============================================================================
SECTION code_2 align=16 vstart=0          ;定义代码段2(16字节对齐)

  begin:
         push word [es:code_1_segment]
         mov ax,continue
         push ax                          ;可以直接push continue,80386+
         
         retf                             ;转移到代码段1接着执行 
         
;===============================================================================
SECTION data_1 align=16 vstart=0

    msg0 db '  This is NASM - the famous Netwide Assembler. '
         db 'Back at SourceForge and in intensive development! '
         db 'Get the current versions from http://www.nasm.us/.'
         db 0x0d,0x0a,0x0d,0x0a
         db '  Example code for calculate 1+2+...+1000:',0x0d,0x0a,0x0d,0x0a
         db '     xor dx,dx',0x0d,0x0a
         db '     xor ax,ax',0x0d,0x0a
         db '     xor cx,cx',0x0d,0x0a
         db '  @@:',0x0d,0x0a
         db '     inc cx',0x0d,0x0a
         db '     add ax,cx',0x0d,0x0a
         db '     adc dx,0',0x0d,0x0a
         db '     inc cx',0x0d,0x0a
         db '     cmp cx,1000',0x0d,0x0a
         db '     jle @@',0x0d,0x0a
         db '     ... ...(Some other codes)',0x0d,0x0a,0x0d,0x0a
         db 0

;===============================================================================
SECTION data_2 align=16 vstart=0

    msg1 db '  The above contents is written by LeeChung. '
         db '2011-05-06'
         db 0

;===============================================================================
SECTION stack align=16 vstart=0
           
         resb 256

stack_end:  

;===============================================================================
SECTION trail align=16
program_end:

成功运行后,效果如下

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