编写实模式多任务操作系统模型之（2）

程序模块分析

本操作系统模型由两个程序组成，一个为引导程序boot.asm，另一个为内核程序kernel.asm。其中引导程序位于软盘的引导扇区，主要功能为将Kernel从盘上读入内存，让其运行；Kernel则依次使3个进程占用CPU，完成各自的工作。

引导程序boot.asm

引导程序boot.asm位于引导软盘的0面0道1扇区，共计512个字节长度。该段程序在系统通电自检完成后，将由ROMBIOS读到内存的0000：7c00h地址处，并从该地址开始执行。该程序运行后将首先将自身移动到高端内存区9000:7c00h，留出低端内存区以备功能扩展时使用，而后转到高端内存区执行。接着对引导驱动器复位，利用int 13h的物理读盘功能，将位于0头0道2扇区及3扇区的kernel程序读入内存 8000：0000h地址处。若读盘失败，则进行3次尝试；若仍未读出，则显示“kernel Loading failed ! Any key to reboot...” 信息，而后重新启动；若读盘成功，则跳到kernel程序的入口点8000：0000h地址处执行。程序流程如图1所示。



boot.asm执行后的内存布局如图2所示。由于在实模式下编程，程序可访问的内存空间为1MB，绝对地址从00000H～FFFFFH，其中低端内存及高端内存的部分区域已经被系统占用，程序可用的内存区为位于高端及低端的中间部分。由于本程序规模较小，内存空间足够用。对于本程序，高端97C00H～97DFFH为引导程序自搬移后的位置，80000H～803FFH为成功读入的内核代码所占的内存空间。



boot.asm的程序代码及详细注释如下：

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; boot.asm - OS 引导扇区程序Bootloader;; 功能: 将自身移动至内存高端,而后将启动盘上的kernel读到内存,;;       接着跳转到kernel....;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;[BITS 16]                     ;实模式 16bit 代码结构 ; 标号等价伪定义INITSEG      EQU 0x07c0     ; 启动扇区段地址 NEWSEG     EQU 0x9000      ; 引导程序移动到的高端段地址         KERNELSEG    EQU 0x8000      ; kernel段地址          KERNELOFFSET EQU 0x0000      ; kernel偏移地址        REBOOTSEG    EQU 0XFFFF      ; 重启动段地址         REBOOTOFFSET EQU 0X0000      ; 重启动偏移地址 org 0x7c00             ; 汇编起始地址 start:jmp short bootup   ;跳转到启动代码 ; 数据区 ; 变量定义      bootdrv db 0          ;bootdrv用于保存启动驱动器号     retries db 3   ;重复读盘次数     ;系统启动信息     bootmsg db "System bootup ... ",0dh,0ah,00h      ; kernel loading 信息     loadknlmsg db "Loading kernel ... ",0dh,0ah,00h     ; kernel loading 错误信息     loadknlerrmsg db "Kernel loading failed !",0dh,0ah,"Any key to reboot...",0dh,0ah,00hbootup:                             mov [bootdrv], dl  ; 保存启动驱动器号    ; 显示启动信息    mov si, bootmsg    call dispstr    ; 将自身的所有程序及数据由 0000:7c00h 移动到    ; 内存高端 9000:7c00h,总计 512 字节长度cld   ; 方向标志置 0, mov ax, NEWSEG             ; ax=0x9000mov es, ax           ; 附加段寄存器es设为 0x9000,所移数据的目的段 mov di, start   ; 目的变址寄存器 =7c00hmov si, start   ; 源变址寄存器 = 7c00hmov cx, 0x200   ; 移动总字节长度 512 Bytescli   ; 禁止中断 rep movsb   ; 执行移动操作 ; 跳转到移动后的新段,从 there 地址开始执行.JMP NEWSEG:therethere:                   ;这里是新的执行起始点.sti           ;开中断 ;下一步,将kernel 程序从启动驱动器的读到内存中,而后由kernel接管控制.mov si,loadknlmsgcall dispstr               ;显示kernel 加载信息"kernel loading..."readagain:mov ah, 0     mov dl, [bootdrv]       int 0x13   ; 复位启动驱动器         ; 将位于从物理2扇区开始的2个扇区的kernel 程序从启动驱动器的读到内存中        ; KERNELSEG:0000hcld   ; 方向标志置 0      mov bx, KERNELOFFSET       ; kernel 地址偏移mov ax, KERNELSEG   ; kernel 段地址 0x8000mov es, axmov ax, 0x0202           ; AH = 02 (读扇区功能号), AL=2 (扇区数)mov cx, 0x0002   ; CH - 磁道号, CL - 逻辑扇区号 mov dh, 0   ; DH - 磁头号 mov dl, [bootdrv]   ; DL - 驱动器号 int 0x13   ; 读扇区 BIOS 调用 jnc gotoknl   ; 无错误则进入kernel执行dec byte [retries]         ; 读盘计数器减1jnz readagain              ; 未到最大读盘次数,则继续读mov si,loadknlerrmsg       ; 到达最大读盘次数仍然读盘有错,call dispstr               ; 则显示错误信息mov ah,0int 16h                    ; 等待用户输入任一键jmp REBOOTSEG:REBOOTOFFSET ; 重新启动gotoknl:        jmp KERNELSEG:KERNELOFFSET ; 跳到内核代码去执行,启动扇区引导程序结束. ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;字符串显示子程序 dispstr;参数：si=字符串首地址,字符串以00h作为结束标记;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;dispstr:              push ax          mov ah, 0ehdispnext:                lodsb        cmp al,0        jz quit        int 10h        jmp dispnext quit:   pop ax          ret        times 510-($-$$)   db 0               ; 将空闲的程序区域填充为 00h           dw 0xaa55          ; 由BIOS检测的有效的启动扇区标志;boot.asm结束