清华大学教学内核ucore学习系列（1） bootloader


ucore是清华大学操作系统课程的实验内核，也是一个开源项目，是不可多得的非常好的操作系统学习资源

https://github.com/chyyuu/ucore_lab.git， 各位同学可以使用git下载源码和文档。

本文我会对项目中的code/lab1/boot/bootasm.S文件进行完全注释。

 asm.h头文件中包含了一些宏定义，用于定义gdt，gdt是保护模式使用的全局段描述符表，其中存储着段描述符。

 # Start the  switch to -bit protected mode, jump  # The BIOS loads this code from the first sector of the hard disk 
 # memory at physical address 0x7c00  starts executing  # with %cs=此段注释说明了要完成的目的：启动保护模式，转入C函数。
这里正好说了一下bootasm.S文件的作用。计算机加电后，由BIOS将bootasm.S生成的可执行代码从硬盘的第一个扇区复制到内存中的物理地址0x7c00处,并开始执行。
此时系统处于实模式。可用内存不多于1M。
 
  这两个段选择子的作用其实是提供了gdt中代码段和数据段的索引，具体怎么用的下面用到的时候我们详细解释

 
 
 # start address should be :7c00,   
这两行代码相当于定义了C语言中的main函数，start就相当于main，BIOS调用程序时，从这里开始执行

因为以下代码是在实模式下执行，所以要告诉编译器使用16位模式编译。

          关中断，设置字符串操作是递增方向。cld的作用是将direct flag标志位清零，it means that instructions that autoincrement the source index and destination index (like MOVS) will increase both of them。

 
  
   将段选择子清零
 
     # Enable 
      #  address line  好了，激活A20后，就可以访问所有4G内存了，就可以使用保护模式了。

怎么激活呢，由于历史原因A20地址位由键盘控制器芯片8042管理。所以要给8042发命令激活A20
8042有两个IO端口：0x60和0x64， 激活流程位： 发送0xd1命令到0x64端口 --> 发送0xdf到0x60，done！


     inb $0x64, %al                                  #  for  busy(       seta20.发送命令之前，要等待键盘输入缓冲区为空，这通过8042的状态寄存器的第2bit来观察，而状态寄存器的值可以读0x64端口得到。
上面的指令的意思就是，如果状态寄存器的第2位为1，就跳到seta20.1符号处执行，知道第2位为0，代表缓冲区为空

 
      outb %al, $0x64                                 # 0xd1  write data to 发送0xd1到0x64端口
 
     
  s A20 bit(the  bit) to 
 
到此，A20激活完成。

      #       # effective memory map does 
     载入gdt

   打开保护模式标志位，相当于按下了保护模式的开关。cr0寄存器的第0位就是这个开关，通过CR0_PE_ON或cr0寄存器，将第0位置1

 
     # Jump to next instruction, but       # Switches processor   由于上面的代码已经打开了保护模式了，所以这里要使用逻辑地址，而不是之前实模式的地址了。
这里用到了PROT_MODE_CSEG, 他的值是0x8。根据段选择子的格式定义，0x8就翻译成：
　　　　　　　　INDEX　　　　　　　　 TI     CPL
　　　　    0000 0000 0000 1      00      0
INDEX代表GDT中的索引，TI代表使用GDTR中的GDT， CPL代表处于特权级。
PROT_MODE_CSEG选择子选择了GDT中的第1个段描述符。这里使用的gdt就是变量gdt，下面可以看到gdt的第1个段描述符的基地址是0x0000,所以经过映射后和转换前的内存映射的物理地址一样。
 
 .code32                                             # Assemble for  
       movw %ax, %ds                                   # ->      movw %ax, %es                                   # ->        movw %ax, %ss                                   # ->  
重新初始化各个段寄存器。
     # Set up the stack pointer    C. The stack region is from        栈顶设定在start处，也就是地址0x7c00处，call函数将返回地址入栈，将控制权交给bootmain
 
     # If bootmain returns (it shouldn

 

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