你管这破玩意叫操作系统源码 | 第二回 自己给自己挪个地儿

低并发编程

共 2421字,需浏览 5分钟

 · 2021-11-18

书接上回,上回书咱们说到,CPU 执行操作系统的最开始的两行代码。

mov ax,0x07c0
mov ds,ax
将数据段寄存器 ds 的值变成了 0x07c0,方便了之后访问内存时利用这个段基址进行寻址。
 
接下来我们带着这两行代码,继续往下看几行。
mov ax,0x07c0
mov ds,ax

mov ax,0x9000
mov es,ax
mov cx,#256
sub si,si
sub di,di
rep movw
此时 ds 寄存器的值已经是 0x07c0 了,然后又通过同样的方式将 es 寄存器的值变成 0x9000,接着又把 cx 寄存器的值变成 256(代码里确实是用十进制表示的,与其他地方有些不一致,不过无所谓)。
 
再往下看有两个 sub 指令,这个 sub 指令很简单,比如
sub a,b
就表示
a = a - b
那么代码中的
sub si,si
就表示
si = si - si
所以如果 sub 后面的两个寄存器一模一样,就相当于把这个寄存器里的值清零,这是一个基本玩法。
 
那就非常简单了,经过这些指令后,以下几个寄存器分别被附上了指定的值,我们梳理一下。
 
ds = 0x07c0
es = 0x9000
cx = 256
si = 0
di = 0
 
还记得上一讲画的 CPU 寄存器的总图么?此时就是这样了
 
 
干嘛要给这些毫不相干的寄存器附上值呢?其实就是为下一条指令服务的,就是
rep movw
其中 rep 表示重复执行后面的指令。

而后面的指令 movw 表示复制一个(word 16位),那其实就是不断重复地复制一个字

那下面自然就有三连问:
 
重复执行多少次呢?是 cx 寄存器中的值,也就是 256 次。

从哪复制到哪呢?是从 ds:si 处复制到 es:di 处。

一次复制多少呢?刚刚说过了,复制一个字,16 位,也就是两个字节。
 
上面是直译,那把这段话翻译成更人话的方式讲出来就是,将内存地址 0x7c00 处开始往后的 512 字节的数据,原封不动复制到 0x90000 处

就是下图的第二步。
 
 
没错,就是这么折腾了一下。现在,操作系统最开头的代码,已经被挪到了 0x90000 这个位置了。
 
再往后是一个跳转指令。
jmpi go,0x9000
go: 
mov ax,cs
mov ds,ax
仔细想想或许你能猜到它想干嘛。
 
jmpi 是一个段间跳转指令,表示跳转到 0x9000:go 处执行。

还记得上一讲说的 段基址 : 偏移地址 这种格式的内存地址要如何计算吧?段基址仍然要先左移四位,因此结论就是跳转到 0x90000 + go 这个内存地址处执行。忘记的赶紧回去看看,这才过了一回哦,要稳扎稳打。
 
再说 go,go 就是一个标签,最终编译成机器码的时候会被翻译成一个值,这个值就是 go 这个标签在文件内的偏移地址。

这个偏移地址再加上 0x90000,就刚好是 go 标签后面那段代码 mov ax,cs 此时所在的内存地址了。
 

那假如 mov ax,cx 这行代码位于最终编译好后的二进制文件的 0x08 处,那 go 就等于 0x08,而最终 CPU 跳转到的地址就是 0x90008 处。
 
所以到此为止,前两回的内容,其实就是一段 512 字节的代码和数据,从硬盘的启动区先是被移动到了内存 0x7c00 处,然后又立刻被移动到 0x90000 处,并且跳转到此处往后再稍稍偏移 go 这个标签所代表的偏移地址处,也就是 mov ax,cs 这行指令的位置。
 
仍然是保持每回的简洁,本文就讲到这里,希望大家还跟得上,接下来的下一回,我们就把目光定位到 go 标签处往后的代码,看看他又要折腾些什么吧。

后面的世界越来越精彩,欲知后事如何,且听下回分解。



------- 本回扩展与延伸 -------



有关寄存器的详细信息,可以参考 Intel 手册:

Volume 1 Chapter 3.2 OVERVIEW OF THE BASIC EXECUTION ENVIRONMEN


如果想了解汇编指令的信息,可以参考 Intel 手册:

Volume 2 Chapter 3 ~ Chapter 5

比如本文出现的 sub 指令,你完全没必要去百度它的用法,直接看手册。



Intel 手册对于理解底层知识非常直接有效,但却没有很好的中文翻译版本,因此让许多人望而生畏,只能去看一些错误百出的中文二手资料和博客。因此我也发起了一个 Intel 手册翻译计划,就在阅读原文的 GitHub 里,感兴趣的同胞们可以参与进来,我们共同完成一份伟大的事。



希望你跟完整个系列,收获的不仅仅是 Linux 0.11 源码的了解,更是自己探索问题和寻找答案的一个科学思考方式。

所以每次本回扩展与延伸这里,希望你也能每天进步一点点,实践起来,再不济,也能多学几个英语单词不是?


------- 关于本系列 -------



本系列的开篇词看这

闪客新系列!你管这破玩意叫操作系统源码


本系列的扩展资料看这(也可点击阅读原文),这里有很多有趣有价值资料、答疑、互动参与项目,持续更新中,希望有你的参与。

https://github.com/sunym1993/flash-linux0.11-talk


本系列全局视角



最后,祝大家都能追更到系列结束,只要你敢持续追更,并且把每一回的内容搞懂,我就敢让你在系列结束后说一句,我对 Linux 0.11 很熟悉。


另外,本系列完全免费,希望大家能多多传播给同样喜欢的人,同时给我的 GitHub 项目点个 star,就在阅读原文,这些就足够让我坚持写下去了!我们下回见。


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