学习笔记
《x86汇编语言：从实模式到保护模式》
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编译与运行程序
在真实机器上编译源程序 将二进制文件写入虚拟硬盘
虚拟机开机后 自动读取主引导扇区的加载程序 将其放入内存 之后根据主引导扇区 去读取用户程序 将其放入内存 之后跳转过去执行 用户程序
- 1、编译源程序
c08_mbr.asm，将编译后得到的结果c08_mbr.bin文件写到虚拟硬盘 主引导扇区（逻辑0扇区）； - 2、编译源程序
c08.asm，将编译后得到的结果c08.bin文件写到虚拟硬盘的 逻辑100扇区；
1、编译加载程序源程序.png
2、将加载程序二进制文件.bin写入虚拟硬盘.png
3、加载程序二进制文件（即机器码）写入LBA逻辑扇区号0（即主引导扇区）.png
4、同理，用户程序.bin 要写入到 LBA逻辑扇区 100.png
5、运行和编译程序.png
加载程序 源程序 c08_mbr.asm
;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
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
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
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
and dx,0xf000
or ax,dx
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
用户程序 编译源程序 c08.asm
;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
mov al,0x0e
out dx,al
mov dx,0x3d5
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
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
mov si,0xa0
mov di,0x00
mov cx,1920
rep movsw
mov bx,3840 ;清除屏幕最底一行
mov cx,80
.cls:
mov word[es:bx],0x0720
add bx,2
loop .cls
mov bx,1920
.set_cursor:
mov dx,0x3d4
mov al,0x0e
out dx,al
mov dx,0x3d5
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:
硬盘寻址 与 内存寻址
- 为什么“用户程序” 的源地址是用扇区号表示？而用户程序将被加载到的目的地址却是一个物理地址？
用户程序最初的形态是，是以 c08.asm 的源码文件形式放在我们真实机器硬盘上的某个位置，
比如我的就是
E:\NASM\c08.asm，
使用配书工具nasmide.exe，可以生成一个对应的二进制文件 c08.bin，
这个.bin文件就是用户程序的机器码，
此时完整路径是E:\NASM\c08.bin，
对于这个.bin二进制文件，
使用配书工具 fixvhdwr.exe 将其写到 虚拟硬盘的LBA模式逻辑扇区100 那里，
直到这一步，才算是真正地把 【用户程序的机器码】
放到了 代表源地址的 虚拟硬盘上指定扇区-100 处；
而指令要执行，就必须将【机器码】放到内存，
内存的寻址方式需要确定唯一的物理地址，
编程的时候使用 逻辑的段地址:偏移地址 来映射一个 真实的物理地址，
同样的，知道 真实的物理地址，可以转换成 段地址:偏移地址 形式，
比如，如果我们需要的 【物理地址是 0x10000】，
那么，是可以用 【段地址:偏移地址 = 0x1000:0000】来进行映射的，
因此，一般所称的 段地址 其实是用来映射真实物理地址的那个0x1000；
访问硬盘，用LAB模式的逻辑扇区号；
访问内存，用物理地址（段地址：偏移地址）；
要清醒地意识到，写到虚拟硬盘逻辑扇区100处的已经是【用户程序的机器码，一个二进制文件.bin了】，
而之前的编译工作是在我们真实的机器上完成的，
总的来说，不是把.asm文件写到虚拟硬盘的逻辑扇区100，而是把生成的二进制.bin文件写到那里。
