Linux操作系统内核引导程序详细剖析

核心提示：这段程序是Linux操作系统启动boot程序，其思想原理可参看本人翻译的《Linux内核 漫游》一篇，Linux操作系统内核引导程序详细剖析， 中文注释：赵炯 gohigh@shtdu.edu.cn www.freedove.com ! bootsect.s (c) 1991, 1992 Linus Torvalds

　　这段程序是Linux操作系统启动boot程序，其思想原理可参看本人翻译的《Linux内核
　　
　　漫游》一篇。
　　
　　中文注释：赵炯 gohigh@shtdu.edu.cn www.freedove.com
　　
　　! bootsect.s (c) 1991, 1992 Linus Torvalds 版权所有
　　
　　! Drew Eckhardt修改过
　　
　　! Bruce Evans (bde)修改过
　　
　　!
　　
　　! bootsect.s 被bios-启动子程序加载至0x7c00 (31k)处，并将自己
　　
　　! 移到了地址0x90000 (576k)处，并跳转至那里。
　　
　　!
　　
　　! bde - 不能盲目地跳转，有些系统可能只有512k的低
　　
　　! 内存。使用中断0x12来获得(系统的)最高内存、等。
　　
　　!
　　
　　! 它然后使用BIOS中断将setup直接加载到自己的后面(0x90200)(576.5k)，
　　
　　! 并将系统加载到地址0x10000处。
　　
　　!
　　
　　! 注意! 目前的内核系统最大长度限制为(8*65536-4096)(508k)字节长，即使是在
　　
　　! 将来这也是没有问题的。我想让它保持简单明了。这样508k的最大内核长度应该
　　
　　! 是足够了，尤其是这里没有象minix中一样包含缓冲区高速缓冲(而且尤其是现在
　　
　　! 内核是压缩的 :-)
　　
　　!
　　
　　! 加载程序已经做的尽量地简单了，所以持续的读出错将导致死循环。只能手工重启。
　　
　　! 只要可能，通过一次取得整个磁道，加载过程可以做的很快的。
　　
　　#include /* 为取得CONFIG_ROOT_RDONLY参数 */
　　
　　!! config.h中(即autoconf.h中)没有CONFIG_ROOT_RDONLY定义!!!?
　　
　　#include
　　
　　.text
　　
　　
　　SETUPSECS = 4 ! 默认的setup程序扇区数(setup-sectors)的默认值;
　　
　　BOOTSEG = 0x7C0 ! bootsect的原始地址;
　　
　　INITSEG = DEF_INITSEG ! 将bootsect程序移到这个段处(0x9000) - 避开;
　　
　　SETUPSEG = DEF_SETUPSEG ! 设置程序(setup)从这里开始(0x9020);
　　
　　SYSSEG = DEF_SYSSEG ! 系统加载至0x1000(65536)(64k)段处;
　　
　　SYSSIZE = DEF_SYSSIZE ! 系统的大小(0x7F00): 要加载的16字节为一节的数;
　　
　　!! 以上4个DEF_参数定义在boot.h中:
　　
　　!! DEF_INITSEG 0x9000
　　
　　!! DEF_SYSSEG 0x1000
　　
　　!! DEF_SETUPSEG 0x9020
　　
　　!! DEF_SYSSIZE 0x7F00 (=32512=31.75k)*16=508k
　　
　　
　　
　　! ROOT_DEV & SWAP_DEV 现在是由"build"中编制的;
　　
　　ROOT_DEV = 0
　　
　　SWAP_DEV = 0
　　
　　#ifndef SVGA_MODE
　　
　　#define SVGA_MODE ASK_VGA
　　
　　#endif
　　
　　#ifndef RAMDISK
　　
　　#define RAMDISK 0
　　
　　#endif
　　
　　#ifndef CONFIG_ROOT_RDONLY
　　
　　#define CONFIG_ROOT_RDONLY 1
　　
　　#endif
　　
　　! ld86 需要一个入口标识符，这和通常的一样;
　　
　　.globl _main
　　
　　_main:
　　
　　#if 0 /* 调试程序的异常分支，除非BIOS古怪（比如老的HP机）否则是无害的 */
　　
　　int 3
　　
　　#endif
　　
　　mov ax,#BOOTSEG !! 将ds段寄存器置为0x7C0;
　　
　　mov ds,ax
　　
　　mov ax,#INITSEG !! 将es段寄存器置为0x9000;
　　
　　mov es,ax
　　
　　mov cx,#256 !! 将cx计数器置为256(要移动256个字, 512字节);
　　
　　sub si,si !! 源地址 ds:si=0x07C0:0x0000;
　　
　　sub di,di !! 目的地址es:di=0x9000:0x0000;
　　
　　cld !! 清方向标志;
　　
　　rep !! 将这段程序从0x7C0:0(31k)移至0x9000:0(576k)处;
　　
　　movsw !! 共256个字(512字节)(0x200长);
　　
　　jmpi go,INITSEG !! 间接跳转至移动后的本程序go处;
　　
　　! ax和es现在已经含有INITSEG的值(0x9000);
　　
　　
　　
　　go: mov di,#0x4000-12 ! 0x4000(16k)是>=bootsect + setup 的长度 +
　　
　　! + 堆栈的长度 的任意的值;
　　
　　! 12 是磁盘参数块的大小 es:di=0x94000-12=592k-12;
　　
　　! bde - 将0xff00改成了0x4000以从0x6400处使用调试程序(bde)。如果
　　
　　! 我们检测过最高内存的话就不用担心这事了，还有，我的BIOS可以被配置为将wini驱动
　　
　　表
　　
　　! 放在内存高端而不是放在向量表中。老式的堆栈区可能会搞乱驱动表;
　　
　　
　　
　　mov ds,ax ! 置ds数据段为0x9000;
　　
　　mov ss,ax ! 置堆栈段为0x9000;
　　
　　mov sp,di ! 置堆栈指针INITSEG:0x4000-12处;
　　
　　/*
　　
　　* 许多BIOS的默认磁盘参数表将不能
　　
　　* 进行扇区数大于在表中指定
　　
　　* 的最大扇区数( - 在某些情况下
　　
　　* 这意味着是7个扇区)后面的多扇区的读操作。
　　
　　*
　　
　　* 由于单个扇区的读操作是很慢的而且当然是没问题的，
　　
　　* 我们必须在RAM中(为第一个磁盘)创建新的参数表。
　　
　　* 我们将把最大扇区数设置为36 - 我们在一个ED 2.88驱动器上所能
　　
　　* 遇到的最大值。
　　
　　*
　　
　　* 此值太高是没有任何害处的，但是低的话就会有问题了。
　　
　　*
　　
　　* 段寄存器是这样的: ds=es=ss=cs - INITSEG,(=0X9000)
　　
　　* fs = 0, gs没有用到。
　　
　　*/
　　
　　! 上面执行重复操作(rep)以后，cx为0;
　　
　　
　　
　　mov fs,cx !! 置fs段寄存器=0;
　　
　　mov bx,#0x78 ! fs:bx是磁盘参数表的地址;
　　
　　push ds
　　
　　seg fs
　　
　　lds si,(bx) ! ds:si是源地址;
　　
　　!! 将fs:bx地址所指的指针值放入ds:si中;
　　
　　mov cl,#6 ! 拷贝12个字节到0x9000:0x4000-12开始处;
　　
　　cld
　　
　　push di !! 指针0x9000:0x4000-12处;
　　
　　rep
　　
　　movsw
　　
　　pop di !! di仍指向0x9000:0x4000-12处(参数表开始处);
　　
　　pop si !! ds => si=INITSEG(=0X9000);
　　
　　movb 4(di),*36 ! 修正扇区计数值;
　　
　　seg fs
　　
　　mov (bx),di !! 修改fs:bx(0000:0x0078)处磁盘参数表的地址为0x9000:0x4000-12;
　　
　　seg fs
　　
　　mov 2(bx),es
　　
　　! 将setup程序所在的扇区(setup-sectors)直接加载到boot块的后面。!! 0x90200开始处
　　
　　;
　　
　　! 注意，es已经设置好了。
　　
　　! 同样经过rep循环后cx为0
　　
　　load_setup:
　　
　　xor ah,ah ! 复位软驱(FDC);
　　
　　xor dl,dl
　　
　　int 0x13
　　
　　xor dx,dx ! 驱动器0, 磁头0;
　　
　　mov cl,#0x02 ! 从扇区2开始，磁道0;
　　
　　mov bx,#0x0200 ! 置数据缓冲区地址=es:bx=0x9000:0x200;
　　
　　! 在INITSEG段中,即0x90200处;
　　
　　mov ah,#0x02 ! 要调用功能号2(读操作);
　　
　　mov al,setup_sects ! 要读入的扇区数SETUPSECS=4;
　　
　　! (假释所有数据都在磁头0、磁道0);
　　
　　int 0x13 ! 读操作;
　　
　　jnc ok_load_setup ! ok则继续;
　　
　　
　　
　　push ax ! 否则显示出错信息。保存ah的值(功能号2);
　　
　　call print_nl !! 打印换行;
　　
　　mov bp,sp !! bp将作为调用print_hex的参数;
　　
　　call print_hex !! 打印bp所指的数据;
　　
　　pop ax
　　
　　jmp load_setup !! 重试!
　　
　　!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
　　
　　!!INT 13 - DISK - READ SECTOR(S) INTO MEMORY
　　
　　!! AH = 02h
　　
　　!! AL = number of sectors to read (must be nonzero)
　　
　　!! CH = low eight bits of cylinder number
　　
　　!! CL = sector number 1-63 (bits 0-5)
　　
　　!! high two bits of cylinder (bits 6-7, hard disk only)
　　
　　!! DH = head number
　　
　　!! DL = drive number (bit 7 set for hard disk)
　　
　　!! ES:BX -> data buffer
　　
　　!! Return: CF set on error
　　
　　!! if AH = 11h (corrected ECC error), AL = burst length
　　
　　!! CF clear if successful
　　
　　!! AH = status (see #00234)
　　
　　!! AL = number of sectors transferred (only valid if CF set for some
　　
　　!! BIOSes)
　　
　　!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
　　
　　
　　ok_load_setup:
　　
　　! 取得磁盘驱动器参数，特别是每磁道扇区数(nr of sectors/track);
　　
　　
　　#if 0
　　
　　! bde - Phoenix BIOS手册中提到功能0x08只对硬盘起作用。
　　
　　! 但它对于我的一个BIOS(1987 Award)不起作用。
　　
　　! 不检查错误码是致命的错误。