了解引导加载程序汇编代码和内存位置

Question

我想检查一下我对以下引导加载程序代码的理解：

BITS 16

start:
    mov ax, 07C0h   ; Set up 4K stack space after this bootloader
    add ax, 288     ; (4096 + 512) / 16 bytes per paragraph
    mov ss, ax
    mov sp, 4096

    mov ax, 07C0h       ; Set data segment to where we're loaded
    mov ds, ax

    mov si, text_string ; Put string position into SI
    call print_string   ; Call our string-printing routine

    jmp $           ; Jump here - infinite loop!

    text_string db 'This is my cool new OS!', 0

print_string:           ; Routine: output string in SI to screen
    mov ah, 0Eh     ; int 10h 'print char' function

.repeat:
    lodsb           ; Get character from string
    cmp al, 0
    je .done        ; If char is zero, end of string
    int 10h         ; Otherwise, print it
    jmp .repeat

.done:
ret

    times 510-($-$$) db 0   ; Pad remainder of boot sector with 0s
    dw 0xAA55       ; The standard PC boot signature

以下是我对代码的理解：

移动斧头，07C0h：

• 内存地址可以从栈段值（存储在ss寄存器中）和偏移量（存储在sp寄存器中）中获得。您可以通过执行以下操作获取地址：堆栈段值 x 16 + 偏移值。
• 我们正在使用段 07C0h 在我们的代码中设置空间。所以当 07C0h 偏移 0 时，它将引用到 0x7C00 的地址。 BIOS 尝试从 0x7C00 引导代码。在 0x7C00 中复制的代码示例是 MBR。
• 每个段以 16 字节为单位递增，因此 07C0h 将为您提供地址范围 0x7C00-0x7C0F。下一段 07C1h 将为您提供地址 0x7C10-0x7C1F。

加斧头，288

• 要在引导加载程序之后设置 4K 堆栈空间，我们需要添加从 (4096 + 512)/16 字节获得的 288 每段。十进制值 288 等于 120h。
• 现在存储在 ax 寄存器中的值是 08e0h，我通过以下方式获得：07c0h + 120h = 08e0h（120h 是十进制的 288）。

mov ss, ax

• 将寄存器 ax 中的值复制到 ss 寄存器中。偏移量现在包含段：08e0h。

mov sp, 4096

• 偏移值为 4096，即 0x1000h。 ss:sp 对的值为 08e0:1000。
• 栈底从内存地址 0x8e00 开始，栈顶在 0x9e00（从 0x8e00 + 0x1000 = 0x9e00）。

这是内存中的代码和分配的空间的图表，如下所示。

注意：此图中的引导加载程序和内存引用很可能不正确，我假设它不会是连续的，并且汇编器将以不同的方式编译机器代码。但是，代码的开头将从较低的内存地址 (0x7C00) 开始，引导签名将从较高的地址开始（0xaa55 磁盘签名从 0x7c0:0x1fe 开始（物理地址 0x7c0*16 + 0x1fe=0x7dfe），它们是第一个 512 字节扇区的最后两个字节，从 0x7c0:0x0000 运行到 0x7c0:0x200（0x7C32 是 512 字节的结尾））。

奇怪的是，分配的空间是两个 4096 字节的块：一个用于堆栈，另一个包含代码和数据。我怀疑我在这里遗漏了一些东西。

Answer 1

以下引导加载程序代码：

缺少如何设置汇编代码的相对地址的信息，即如何计算本地偏移量。通常，引导加载程序以org 0x7C00 开头，以明确代码期望从cs:ip = 0000:7C00 开始。但是你会这样做吗，ds=07C0 是错误的，这表明代码期望将偏移量组装为好像从07C0:0000 而不是0000:7C00 开始。虽然两个地址都针对相同的物理内存地址，但段：偏移量对是不同的。

每个段以 16 字节为单位递增，因此 07C0h 将为您提供地址范围 0x7C00-0x7C0F。下一段 07C1h 将为您提供地址 0x7C10-0x7C1F。

每个段为您提供 64kiB 范围，尽管起始地址仅增加 16 个字节，因此段之间有很多重叠，您可以通过多种组合寻址相同的物理地址。 IE。 ds=07C0 为您提供物理内存范围07C00-17BFF 的窗口。

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那么您将值转换为十六进制是错误的（另请参见 Michael cmets）、288 = 0x120 和 4096 = 0x1000，但您正确地得出了 512B 引导加载程序代码（块设备的单个扇区）、4096B 空闲空间的结论，然后是 4096B 的堆栈空间。您是否会通过将超过 4096 个字节推入堆栈来填满堆栈，它不会在代码之后到达空闲空间，而是会回绕到 08E0:FFFE（远高于堆栈的原始开头）。

我假设它不会是顺序的，并且汇编器会以不同的方式编译机器代码。

恰恰相反，源代码中的指令和定义的字节在生成的机器代码中按顺序发出。使用“listing”命令行开关来查看汇编器如何为特定行发出机器代码。例如，您是否会在BITS 16 指令之后的开头移动text_string db 'This is my cool new OS!', 0 行，然后该文本将位于机器代码的开头，由BIOS 在/从0000:7C00 地址加载和执行，将文本字节作为指令执行.