【从头开始写操作系统系列】环境搭建以及第一个Hello World
写在最前
笔者在动手写此操作系统时是一名大学本科大二的学生，可能文章中会有好多地方我没有解释清楚，可能也会有许多地方出现错误，我恳请各位读者能提出质疑和纠正我的错误，谢谢！
参考书籍：
- 《30天自制操作系统》川合秀实
- 《ORANGE’S：一个操作系统的实现》
开发环境
笔者采用以下开发环境
- Apple Macbook Air
- Ubuntu 12.04 LTS(32 bit)
读者准备
毕竟是动手写一个操作系统，对读者的要求也会相应要求高一些，对计算机编程0基础的读者还是不建议直接看这个系列的文章。希望读者能有 汇编语言、C 语言的基础，对操作系统最好有了解（推荐书籍《操作系统概念》），另外由于开发是在 Ubuntu 的环境中进行的，读者最好对 Linux 的命令、操作等比较熟悉。
环境搭建
安装Bochs 等
Bochs是一个x86硬件平台的开源模拟器。它可以模拟各种硬件的配置。Bochs模拟的是整个PC平台，包括I/O设备、内存和BIOS。更为有趣的是，甚至可以不使用PC硬件来运行Bochs。事实上，它可以在任何编译运行Bochs的平台上模拟x86硬件。通过改变配置，可以指定使用的CPU(386、486或者586)，以及内存大小等。一句话，Bochs是电脑里的“PC”。根据需要，Bochs还可以模拟多台PC，此外，它甚至还有自己的电源按钮。
我们所写的操作系统就是模拟在 Bochs 来运行和调试的。
我们使用以下的命令来安装 bochs 等一些工具
sudo apt-get install vgabios bochs bochs-x bximage bochs-sdl
第一个 Hello World
创建软盘镜像
- 使用bximage 命令
- 按照以下来进行配置
======================================================================== bximage Disk Image Creation Tool for Bochs $Id: bximage.c,v 1.34 2009/04/14 09:45:22 sshwarts Exp $
========================================================================
Do you want to create a floppy disk image or a hard disk image?
Please type hd or fd. [hd] fd
Choose the size of floppy disk image to create, in megabytes.
Please type 0.16, 0.18, 0.32, 0.36, 0.72, 1.2, 1.44, 1.68, 1.72, or 2.88.
[1.44] 1.44
I will create a floppy image with
cyl=80
heads=2
sectors per track=18
total sectors=2880
total bytes=1474560
What should I name the image?
[a.img] helloworld.img
Writing: [] Done.
I wrote 1474560 bytes to helloworld.img.
The following line should appear in your bochsrc:
floppya: image="helloworld.img", status=inserted
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- 最终我们得到了一个名叫『helloworld.img』的文件，它就是我们创建的软盘镜像
操作系统源码
- hello.asm
org 07c00h mov ax, cs mov ds, ax mov es, ax call DispStr jmp $
DispStr: mov ax, Str mov bp, ax mov cx, 13 mov ax, 01301h mov bx, 000ch mov dl, 0 int 10h ret
Str: db "Hello, world!"
times 510-($-$$) db 0 dw 0xaa55
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- 下面我们来逐行分析这段汇编代码
org 07c00h 指定程序的起始地址,告诉编译器程序从这里开始
org是Origin的缩写：起始地址源。在汇编语言源程序的开始通常都用一条org伪指令来实现规定程序的起始地址。
mov ax, cs 将 cs（代码段寄存器）中的值赋值给 ax 寄存器
mov ds, ax 将 ax 中的值赋值给 ds（ 一个段寄存器）
mov es, ax 将 ax 中的值赋值给 es（）
call DispStr 跳转执行到 DispStr
jump $ 死循环
mov ax, Str 将 Str 的首地址放入 ax
mov bp, ax 将 ax 的值赋给 bp（栈底指针）
mov cx, 13 将13放入 ax 寄存器
mov ax, 01301h ax 寄存器高位AH=13，低位 AL=01h
mov bx, 000ch 将000ch 放入 bx 寄存器
mov dl, 0 将光标设置为0行0列
int 10h 调用10h 中断
- int 10h 中断功能介绍
| AH | 功能 | 调用参数 | 返回参数 |
|---|---|---|---|
| 1 | 置光标类型 | (CH）0―3 = 光标开始行 （CL）0―3 = 光标结束行 |
无 |
| 2 | 置光标位置 | BH = 页号 DH = 行 DL = 列 |
无 |
| 3 | 读光标位置 | BH = 页号 | CH = 光标开始行 CL = 光标结束行 DH = 行 DL = 列 |
| 4 | 读光笔位置 | AH=0 光笔未触发 AH=1 光笔触发 CH=象素行 BX=象素列 DH=字符行 DL=字符列 |
|
| 5 | 显示页 | AL = 显示页号 | |
| 6 | 屏幕初始化或上卷 | AL = 上卷行数 AL =0全屏幕为空白 BH = 卷入行属性 CH = 左上角行号 CL = 左上角列号 DH = 右下角行号 DL = 右下角列号 |
|
| 7 | 屏幕初始化或下卷 | AL = 上卷行数 AL =0全屏幕为空白 BH = 卷入行属性 CH = 左上角行号 CL = 左上角列号 DH = 右下角行号 DL = 右下角列号 |
|
| 8 | 读光标位置的属性和字符 | BH = 显示页 | AH = 属性 AL = 字符 |
| 9 | 在光标位置显示字符及其属性 | BH = 显示页 AL = 字符 BL = 属性 CX = 字符重复次数 |
|
| A | 在光标位置只显示字符 | BH = 显示页 AL = 字符 CX = 字符重复次数 |
|
| E | 显示字符(光标前移) | AL = 字符 BL = 前景色 |
|
| 13 | 显示字符串 | ES:BP = 串地址 CX = 串长度 DH， DL = 起始行列 BH = 页号 AL = 0，BL = 属性 串：Char，char，……，char AL = 1，BL = 属性 串：Char，char，……，char AL = 2 串：Char，attr，……，char，attr AL = 3 串：Char，attr，……，char，attr |
times 510-($-$$) db 0 将剩余的位置都填充为0
dw 0xaa55 结束标志
制作操作系统镜像
- 编译源码
nasm hello.asm -o hello.bin
- 写入软盘镜像扇区
dd if=hello.bin of=helloworld.img bs=512 count=1 conv=notrunc
运行 HelloWorld
编写 bochs 配置文件 - bochsrc
###############################################################
# Configuration file for Bochs
###############################################################
# how much memory the emulated machine will have
megs: 32
# filename of ROM images
romimage: file=/usr/share/bochs/BIOS-bochs-latest
vgaromimage: file=/usr/share/vgabios/vgabios.bin
# what disk images will be used
floppya: 1_44=helloworld.img, status=inserted
# choose the boot disk.
boot: floppy
# where do we send log messages?
# log: bochsout.txt
# disable the mouse
mouse: enabled=0
# enable key mapping, using US layout as default.
keyboard_mapping: enabled=1, map=/usr/share/bochs/keymaps/x11-pc-us.map
display_library: sdl
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运行bochs
bochs -f bochsrc
运行结果如下图：
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