Lesson1.AT&T彙編編寫的BootSector在QEMU中啟動

本文讨論的是AT&T彙編語言。

1.工具準備

Linux發行版

QEMU虛拟機

2.使用AT&T彙編語言編寫BootSector

.code16 #十六位彙編
    .global _start #程式開始
    .text

    .equ BOOTSEG, 0x07c0 #equ定義常量；被BIOS識别為啟動扇區，裝載到記憶體0x07co處
    #此時處于實彙編，記憶體尋址為 (段位址 << 4 +量) 可尋址的線性空間為 20位

    ljmp $BOOTSEG,$_start #修改cs寄存器為BOOTSEG，并跳轉到_start處執行代碼

_start:
    mov $BOOTSEG,%ax    #ax = BOOTSEG
    mov %ax,%es         #設定ES寄存器，為輸出字元串作準備
    mov $0x03,%ah       #在輸出資訊前讀取光标位置儲存在DX裡，DH為行，DL為列
    xor %bh,%bh         
    int $0x10

    mov     $20,%cx     #設定輸出長度 cx = 20
    mov     $0x0007,%bx #page 0, attribute 7 (normal) 設定必要的屬性
    #lea    msg1,%bp
    mov     $msg1,%bp
    mov     $0x1301,%ax #寫字元，移動光标 ax = 0x1301
    int     $0x10       #使用這個中斷0x10時，輸出所得的，因而要設定好 ES 和 BP

loop_forever:           #一直循環
    jmp loop_forever

sectors:
    .word 0

msg1:
    .byte 13,10
    .ascii "Hello world!"
    .byte 13,10,13,10

    .=0x1fe             #對齊文法，等價于.org，表示在該處補0，即第一扇區的最後兩位元組

#在此填充魔術值，BIOS會識别硬碟中第一扇區，以0xaa55結尾的為啟動扇區，于是BIOS會裝載

boot_flag:
    .word 0xAA55

           

3.在QEMU中啟動這個引導

假設這個BootSector彙編代碼的檔案名是Lesson1.s。

彙編

as -32 -o Lesson1.o Lesson1.s
           

這是關于as指令比較詳細的文檔：

https://www.ibm.com/support/knowledgecenter/zh/ssw_aix_71/com.ibm.aix.cmds1/as.htm

as支援-32和-64，參數中寫-32。

彙編出的目标檔案Lesson1.o符合要求的标志是，執行這段語句

file Lesson1.o

得到的是

Lesson1.o: ELF 32-bit LSB relocatable, Intel 80386, version 1 (SYSV), not stripped

連結

ld -m elf_i386 -Ttext 0 -o Lesson1.bin Lesson1.o
           

elf-i386 和-Ttext 0兩個參數是必須的。-T設定輸出檔案的文本部分的開始位址到T後緊跟的數字，_text用于指定程式的第一個位置。

ld預設會給代碼内所有的偏移加上0x08048000，使用-Ttext 0會讓ld給代碼内所有的偏移加上0，這樣相當于保留了符号引用的原值。

這是關于ld指令比較詳細的文檔：

https://www.ibm.com/support/knowledgecenter/zh/ssw_aix_71/com.ibm.aix.cmds3/ld.htm

連結得到Lesson1.bin。

修改目标檔案

這段是本文最重要的地方。修改目标檔案是十分必要的。我們需要了解ELF格式和BIN格式的差別：

BIN格式即 raw binary，這種檔案隻包含機器碼；

ELF格式除了機器碼外，還包含其他資訊，諸如段的加載位址，運作位址，重定位表，符号表等。

ELF格式的體積比對應的BIN格式要大。

前述的彙編出的.o檔案是ELF格式的檔案，而此處我們需要讓QEMU使用BIN格式的鏡像。

關于QEMU和鏡像格式：http://www.10tiao.com/html/625/201410/201566704/1.html

objcopy -O binary Lesson1.bin
           

這句話可将ELF 32-bit的Lesson1.bin轉化為BIN格式。

Lesson1.bin符合要求的标志是，執行這段語句

file Lesson1.bin

得到的是：

Lesson1.bin: DOS/MBR boot sector

在QEMU中啟動

qemu-system-i386 Lesson1.bin
           

然後，恭喜你打開了OS世界的大門，Hello world!