自由软件社区是一个充满自由和梦想的地方,在10余年的时间里它创造了一个又一个奇迹。然而,这些奇迹的创造者不只是Stallman,也不只是Linus Torvalds,而是活跃在世界各地的不计其数的开发人员。
在使用各种功能强大的自由软件时,我总会对其开发者充满崇敬之情,期盼有朝一日自己也能成为他们中的一员。很多对自由社区充满向往之情的人,虽然也想努力融身于其中,但又不知该怎么做。那么,就请与我们一起从编写一个简单的操作系统开始吧!
我们要做的事情
有人可能担心自己既没有学过计算机原理,也没有学过操作系统原理,更不懂汇编语言,对C语言也一知半解,能写操作系统吗?答案是没问题。我将带大家一步一步完成自己的操作系统。当然如果学一学上述内容再好不过。
首先要明确处理器(也就是CPU)控制着计算机。对PC而言,启动的时候,CPU都处在实模式状态,相当于只是一个Intel 8086处理器。也就是说,即使你现在拥有一个奔腾处理器,它的功能也只能是8086级别。从这一点上来讲,可以使用一些软件把处理器转换到著名的保护模式。只有这样,我们才可以充分利用处理器的强大功能。
编写操作系统开始是对BIOS控制,取出存储在ROM里的程序。BIOS是用来执行POST(Power On Self Test,自检)的。自检是检查计算机的完整性(比如外设是否工作正常、键盘是否连接等)。这一切完成以后,你就会听到PC喇叭发出一声清脆的响声。如果一切正常,BIOS就会选择一个启动设备,并且读取该设备的第一扇区(即启动扇区),然后控制过程就会转移到指定位置。启动设备可能是一个软盘、光盘、硬盘,或者其它所选择的设备。在此我们把软盘作为启动设备。如果我们已经在软盘的启动扇区里写了一些代码,这时它就被执行。因此,我们的目的很明确,就是往软盘的启动扇区写一些程序。
首先使用8086汇编来写一个小程序,然后将其拷贝至软盘的启动扇区。为了实现拷贝,要写一个C程序。最后,使用软盘启动计算机。
需要的工具
● as86:这是一个汇编程序,它负责把写的代码转换成目标文件。
● ld86:这是一个连接器,as86产生的目标代码由它来转换成真正的机器语言。机器语言是8086能够解读的形式。
● GCC:著名的C编程器。因为我们需要写一个C程序将自己的OS转移到软盘中。
● 一张空软盘:它用于存储编写的操作系统,也是启动设备。
● 一台装有Linux的计算机:这台机器可以很旧,386、486都可以。
在大部分标准Linux发行版中都会带有as86和ld86。在我使用的Red Hat 7.3中就包含有这两个工具,并且在默认的情况下,它已经安装在机器里。如果使用的Linux没有这两个工具,可以从网上下载(http://www.cix.co.uk/~mayday/),这两个工具都包含在一个名为bin86的软件包中。此外,有关的文档也可以在网上获得(www.linux.org/docs/ldp/howto/Assembly-HOWTO/as86.html)。
开始工作
使用一个你喜欢的编辑器输入以下内容:
entry start
start:
mov ax,#0xb800
mov es,ax
seg es
mov [0],#0x41
seg es
mov [1],#0x1f
loop1: jmp loop1
这是as86可以读懂的一段汇编程序。第一个句子指明了程序的入口点,声明整个过程从start处开始。第二行指明了start的位置,说明整个程序要从start处开始执行。0xb800是显存的开始地址。#表明其后是一个立即数。执行语句:
mov ax,#oxb800
ax寄存器的值就变为0xb800,这就是显存的地址。下面再将这个值移至es寄存器,es是附加段寄存器。请记住8086有一个分段的体系结构。它的各段寄存器为代码段、数据段、堆栈段和附加段,对应的寄存器名称分别为cs、ds、ss和es。事实上,我们把显存地址送入了附加段,因此,任何送入附加段的东西都会被送到显存中。
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