Foxdisk05 啟動原理2

觀察foxdisk3的makefile，可以看到使用的是bcc -ms的編譯開關。這是要求編譯器採用samll記憶體模式進行編譯，其特點是棧和資料都在64k以內,code在另外乙個64k內。為什麼採用small方式？主要是我當時設計的時候，沒有考慮到後面的各種新的需求，以為**可以控制在64k內完成；另外，這種模式比較便於彙編和c的混合編寫，不用去考慮複雜的資料段、**段的定位。

圖1 makefile節選

在整個**編寫過程中，除了引導部分（也即loader.asm），其他的**盡量用c編寫。但是有兩部分的**仍舊無法避免使用彙編，一是時鐘中斷，為了讓幾個任務並行工作，使用了彙編；二是32位數的乘除計算。我們在平常使用c/c++及其他高階語言的時候，大數的計算很平常。那是因為編譯器已經提供了庫函式呼叫，方便程式設計師使用，作業系統已經提供了這樣的機制進行支援。foxdisk某種程度上相當於簡單的作業系統，這些機制完全沒有提供。因此，在進行大數計算時，只能自己來寫這些函式了。

回到我們的啟動話題。loader.asm包含了所有啟動的秘密，其承載了將foxdisk的演出場景安排好的任務，相當於整個程式的導演，也是整個程式最難讀的地方。我試著以自己的語言，將其原理解釋清楚。

loader.asm在編譯後，將鏈結成一段512位元組的二進位製碼。當然，它不是單獨存在的，是與其他**混雜著存在於foxdisk.exe中。這段512位元組碼將由setup.c中的main()函式拷貝到mbr區，起到引導的作用。

bios在釋放控制權的時候，將把mbr區的**載入到0x7c00處，並跳轉執行。也即從loader.asm中的load_start處開始執行。

整個loader.asm實現的功能可以概括為三個：1) 將儲存在硬碟上的foxdisk**拷貝到指定的記憶體；2)將foxdisk執行的資料拷貝到另外一段64k的記憶體中；3) 設定棧，並遠端跳轉(retf)至foxdisk的bootentry處，開始執行foxdisk。loader.asm中的幾個變數，ncodesect:foxdisk**段占用的硬碟扇區數；ndatasect:foxdisk資料段占用的扇區數；ibegin: foxdisk程式映象所儲存的硬碟起始位置；這些變數均由setup.c中的函式進行初始化，也即安裝的時候確定。另外乙個變數idisk，其值為0x80或者0x81，表示bios所認的第乙個硬碟還是第二個硬碟，也是由setup.c中函式對其進行初始化的。如果foxdisk映象儲存在第二個硬碟上，則必須設定為0x81。現在想來，其作用不大，而且容易給除錯帶來麻煩。

load_start到load_chs，嘗試使用擴充套件中斷0x13（ah=0x40以上的int 0x13）訪問磁碟中的資料，載入foxdisk的**段至0x7000:0起始的64k記憶體，資料段載入至0x8000:0開始的64k記憶體。

如果磁碟不支援磁碟的擴充套件中斷（這種情況基本不可能），則回到原始的硬碟訪問中斷，嘗試將foxdisk的**段和資料段載入到指定的記憶體中。從load_chs到load_ok間做的就是這件事，其功能與上一段其實是相同的，大部分情況下也不會執行。

從標誌load_ok開始，進行設定棧以及跳轉的工作。retf是條遠跳轉指令，它將棧中的4個位元組當成cs:ip，跳轉過去執行。以上工作均在實模式下進行，不用考慮複雜的許可權問題。注意，在retf執行前，bx中已經包含了bootentry的位址，執行前的push bx就是將位址壓棧，準備遠端跳轉。

至此，我們可以暫時拋去晦澀難懂的彙編，進入了c的世界。

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