BasicOS - A Minimal Operating System

Hello World!

死循环没什么意思，我们来尝试输出一句 Hello, World!

问题来了，如何在汇编中打印字符？首先，我们要设置要打印哪个字符。我们只需要将字符存储在 ax 寄存器的低 8 位（也就是 al 寄存器），然后调用 int 0x10 中断执行打印即可。

对于此时的 x86 CPU 来讲，一共有 4 个 16 位通用寄存器，包括 ax、bx、cx 和 dx。有时候我们只需要使用 8 位，因此每个 16 位寄存器可以拆为两个 8 位寄存器，例如 al 和 ah。

什么是中断？简单来讲就是给 CPU 正在做的事情按下暂停，然后去执行我们指定的任务。中断可以执行的任务被存储在内存最开始的区域，这个区域像一张表格（中断向量表），每个单元格指向一段指令的地址，也就是 ISR（interrupt service routines）。

为了方便在汇编中调用，BIOS 给这些中断分配了号码。例如，int 0x10 就是第 16 个中断，它指向了一个打印字符的 ISR。

然而 int 0x10 中断只知道要打印，但并不知道要怎么打印。我们这里将其设置为 TTY（TeleTYpe）模式，让它接收字符并显示在屏幕上，然后将光标向后移动。设置 TTY 模式的方法是将 ah 寄存器设置为 0x0e，你可以理解为传给系统中断的参数。

why have to load into 0x7c00?

512 字节小小的也很可爱，但显然满足不了操作系统庞大的欲望，因此操作系统的绝大部分代码被放在磁盘的其它地方。这些代码是如何加载到内存的呢？

在回答如何加载到内存之前，我们先关注另一个更紧迫的问题：加载时应该加载到内存的哪里？

答案是，引导扇区并没有被加载到内存的 0x0000 处。这是因为内存中还需要存储一些重要的信息，例如中断向量表、BIOS 数据区等。这些内容需要占用一部分内存，因此有人规定，引导扇区应当被加载到 0x7c00 处。

更具体地讲，开头这块的内存布局如下：

              |         Free          |

0x100000 +-----------------------+
| BIOS (256 KB) |
0x0C0000 +-----------------------+
| Video Memory (128 KB) |
0x0A0000 +-----------------------+
|Extended BIOS Data Area|
| (639 KB) |
0x09FC00 +-----------------------+
| Free (638 KB) |
0x007E00 +-----------------------+
| Loaded Boot Sector |
| (512 Bytes) |
0x007C00 +-----------------------+
| |
0x000500 +-----------------------+
| BIOS Data Area |
| (256 Bytes) |
0x000400 +-----------------------+
| Interrupt Vector Table|
| (1 KB) |
0x000000 +-----------------------+

编译

nasm -f bin boot.asm -o boot.bin

创建磁盘映像

创建一个 1.44MB 的空磁盘映像：

dd if=/dev/zero of=floppy.img bs=512 count=2880

将引导扇区写入磁盘映像：

dd if=boot.bin of=floppy.img bs=512 count=1 conv=notrunc

测试引导扇区

qemu-system-x86_64 -fda floppy.img

你应该能看到屏幕打印出 Hello, world!，然后程序进入死循环。