第3章 編寫本書的實驗例子

在前一章里對x86/x64平臺的匯編語言作了簡要的介紹，在這一章里，我們將為本書的實驗例子建立一個可運行的實驗平臺。

本書的所有例子都是基于祼機（無任何操作系統）運行，因此我們有兩種選擇。

① 編寫自己的MBR代碼放在0扇區里，由BIOS讀取MBR加載到0x7c00，在后面由這個MBR讀取磁盤中的扇區。

② 借助其他的文件格式，例如：使用FAT32文件格式，生成一個FAT32格式的可啟動盤。我們需要編寫自己的活動分區引導記錄。

本書的所有例子中的硬盤映像文件和U盤都使用FAT32文件格式，有比較通用的好處，在絕大多數機器上都可以讀取運行。

3.1 實驗的運行環境

本書的實驗例子可以運行在三種環境里。

① Bochs模擬器：任何支持x64的版本都可以，筆者使用的是目前最新的2.5.1版本。

② VMware虛擬機：使用較新的7版本或8版本。

③ 在真實機器上運行。

筆者的機器是Intel Westmere微架構的Core i5移動處理器筆記本，是SandyBridge架構的上一代i5處理器。本書很多實驗例子只能在真實機器上運行，Bochs和VMware并不支持那些功能。

在Bochs里可以使用軟盤或硬盤的映像（image）文件，在真實機器上我們可以使用U盤作為介質啟動計算機運行實驗程序。本書例子的運行使用以下三種介質。

① 軟盤映像：統一使用文件名為demo.img，可以在Bochs或VMware里運行。

② 硬盤映像：統一使用文件名為c.img，可以在Bochs里運行。

③ U盤：將生成的硬盤映像直接寫入U盤，在真實機器上運行。

因此，本書的例子中最終生成兩個映像文件：demo.img文件用于在Bochs或VMware里運行；c.img文件用于在Bochs或真實機器上運行。

使用FAT32文件格式

在使用軟盤啟動時，我們直接將boot代碼寫在MBR里。而當使用U盤啟動真實機器時會遇到一些麻煩，我們的代碼寫在MBR里，某些機器將啟動不了。

因此，當使用U盤在真實機器上測試時，將使用FAT32文件格式，也就是硬盤映像c.img使用FAT32文件格式。

如下所示，對于軟盤映像（文件名為demo.img）和硬盤映像（文件名為c.img），有兩種文件組織方式。

① 軟盤映像文件（demo.img）：將boot模塊直接寫入軟盤的0扇區，那么boot代碼就是我們的MBR程序，BIOS將讀軟盤的0扇區（我們的boot代碼）到內存的7c00h位置上。

② 硬盤映像文件（c.img）和U盤：將boot模塊寫入映像文件和U盤的63號扇區，BIOS讀取硬盤或U盤的0扇區（這是FAT32文件格式啟動盤生成的MBR代碼）代碼到內存7c00h，然后再由這個MBR代碼來從63號扇區讀我們的boot程序。

無論如何，我們的boot程序最終是運行在7c00h區域里，然后我們的boot程序的職責是負責加載后續的模式（包括lib16、lib32、lib64、protected和long模式）。

3.2 生成空白的映像文件

現在我們需要生成兩個空白的映像文件：demo.img和c.img（硬盤），以便編譯后文件寫入映像文件中。在以后實驗里，我們既可以使用demo.img也可以使用c.img來運行實驗例子。

demo.img是軟盤映像文件，它的大小為1.44MB；c.img是硬盤映像文件，它的大小為1MB（對于本書的代碼來說足夠了）。

當然，如果您不需要使用c.img或U盤進行測試，只生成demo.img也足夠了（只是不能在真實機器上運行，除非使用軟盤來啟動機器）。

生成空白映像文件的方法有很多，可以使用任何一個十六進制編輯軟件生成，也可以使用類似WinISO軟件來生成。本書介紹使用nasm及Bochs自帶的bximage工具來生成。

3.2.1 使用nasm編譯器生成

不用覺得奇怪，確實可以用nasm來生成一個空白的映像文件。

下面是示例源代碼。

代碼清單3-1（topic03\ex3-1\demo.asm）：

；demo.asm
； Copyright （c） 2009-2012 mik
； All rights reserved.
； 建立一個 1.44MB 的 floppy 映像文件，名為：demo.img
；
； 生成命令：nasm demo.asm -o demo.img
；
； 用 0 填滿 1.44MB floppy 的空間
times 0x168000-（$-$$） db 0

這個代碼中讓nasm生成0來填滿floppy的1.44MB空間，命令如下。

nasm demo.asm –o demo.img

經過nasm編譯后生成一個bin格式的文件，命名為demo.img，那么這個demo.img就可以作為我們所需要的空白軟盤映像文件。

3.2.2 使用bximage工具

使用Bochs自帶的disk建立工具bximage是最簡單的方法，基本上敲幾個回車鍵就

可以了，既可以用來生成軟盤映像，也可以用來生成硬盤映像文件。

E：\x86\source\topic03\ex3-1>bximage
===================================================================
                     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

在這一步里選擇生成軟盤還是硬盤映像，輸入fd生成軟盤映像文件。

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
[1.44]
I will create a floppy image with
cyl=80
heads=2
sectors per track=18
total sectors=2880
total bytes=1474560

這里顯示了軟盤的大小，默認為1.44MB，輸入回車鍵。

What should I name the image？
[a.img]
Writing：[] Done.
I wrote 1474560 bytes to a.img.
The following line should appear in your Bochsrc：
floppya：image="a.img"，status=inserted
（The line is stored in your windows clipboard，use CTRL-V to paste）
Press any key to continue

接著輸入文件名，默認為a.img，這里我們輸入demo.img。

然后我們使用bximage工具，用同樣的步驟來生成一個1MB大小的c.img文件（硬盤映像文件）。那么當前的目錄下就同時有了demo.img和c.img兩個文件。我們的硬盤映像文件只需要1MB就足夠了。

使用bximage的好處是可以生成一條Bochs配置行，直接粘貼插入到Bochs配置文件中，保存后就Bochs可以使用軟盤映像或硬盤映像了。

3.3 設置Bochs配置文件

我們可以在Bochs自帶示例配置文件bochsrc-sample.txt上進行修改（不建議這樣做），也可以復制為新的文件（文件名為bs），再進行更改，下面是關鍵的地方。

floppya：1_44=demo.img，status=inserted
ata0-master：type=disk，path="c.img"，mode=flat，cylinders=2，heads=16，spt=63

上一行是軟盤的配置，使用demo.img作為軟盤映像文件，下一行是硬盤的配置，使用c.img作為硬盤映像文件。

#boot：floppy
boot：disk

配置啟動項，可以選擇floppy或disk（用于硬盤映像）。在這里，筆者選擇使用硬盤映像作為啟動介質，那么在以后的實驗里都統一在Bochs里使用硬盤映像。

而在VMware里統一使用floppy映像，這樣做的好處是，既測試了floppy，也測試了硬盤（為使用U盤作測試）。

在稍后，我們將看到如何將c.img文件寫入U盤在真實機器上測試。

3.4 源代碼的基本結構

本書的源代碼按照章來組織，每章的所有例子在統一的目錄下，例如：topic18\目錄下存放有第18章的所有例子。

每個topic目錄下有數個實驗例子，每個例子組織為一個子目錄，如：topic18\ex18-1\目錄下存放著第18章的實驗例子1的源代碼。

整個x86\source\目錄下的文件組織如下所示。

x86\source\目錄是所有源碼的根目錄，下面有以下內容。

① inc\目錄：定義所有源碼的支持頭文件，典型的有lib.inc、support.inc、protected.inc等文件。它們定義了一些源碼使用的常量和宏。

② lib\目錄：下面是所有庫函數的實現代碼，典型的有lib16.asm、lib32.asm、lib64.asm、apic.asm、debug.asm等文件，所有的例子都要使用這些庫文件。

③ common\目錄：下面有所有實驗例子的共用代碼，典型的有boot.asm、setup.asm、long.asm、handler32.asm等文件。

④ topic01\到topicXX\目錄：每個目錄代表一章。每個topic目錄下有數個子目錄，各代表一個實驗例子。

它們的下一層目錄里，例如：ex1-1\是第1章里的實驗1的源代碼，這些目錄下面典型的有boot.asm，setup.asm、protected.asm、long.asm等文件。

注意：在這些子目錄下（與實驗源碼在同一目錄）還有其他重要的文件。

① demo.img：軟盤映像文件。

② c.img：硬盤映像文件。

③ bs：Bochs配置文件。

④ config.txt：merge工具的配置文件（后面將會了解到）。

3.5 編譯源代碼

所有的源代碼都是使用nasm編譯生成的，如果整個x86\source\根目錄在e：盤下，則編譯topic03\ex3-2\setup.asm源文件所使用的nasm命令行如下所示。

當前工作目錄進入到x86\source\topic03\里，需要為nasm提供一個include目錄（也就是源碼的根目錄，使用-I<XXX>參數），最后目標文件需要指明在哪個目錄下。

默認情況下，生成一個setup二進制文件放在topic03\ex3-2\目錄下。你可以為它指定一個輸出文件名。

e：\x86\source\topic03>nasm –I..\ ex3-2\setup.asm –o setup.bin

使用-o參數，提供一個輸出文件名。這個輸出文件也可以指定輸出目錄。

3.6 映像文件內的組織

在將目錄下的源文件編譯生成bin文件后，需要將這些bin文件寫入demo.img（軟盤映像文件）或者c.img（硬盤映像文件）中，這些bin文件在映像文件中如何組織呢？

如下所示，軟盤映像文件（demo.img）分為五大部分：boot模塊，setup模塊，protected模塊，long模塊和庫代碼模塊。

① boot模塊：放在0號扇區。

② setup模塊：從1號扇區開始。

③ lib16模塊：從20號扇區開始。

④ protected模塊：從64號扇區開始。

⑤ long模塊：從128號扇區開始。

⑥ lib32模塊：從192號扇區開始。

硬盤映像文件（c.img）與軟盤映像文件的不同是：boot模塊放在63號扇區里，0號扇區是FAT32文件格式的MBR代碼。

3.7 使用merge工具

將nasm編譯后生成的所有bin格式文件按前面所述結構分別寫入軟盤映像文件（demo.img）和硬盤映像文件（c.img）中，方法有很多。

① 最原始和麻煩的方法是：使用hex編輯軟件逐個將bin文件寫入demo.img或c.img中。

② 使用dd工具：這個免費的工具可以進行磁盤/文件的復制/寫入/合并等操作。

dd工具的使用示例如下。

dd if=boot of=demo.img count=1

if提供輸入文件，of提供輸出文件，count提供數量，以block為單位（512字節），作用是將boot寫入demo.img的0開始處，即軟盤磁盤映像的0扇區處。

dd if=boot of=demo.img count=1 seek=1

上面這個命令是將boot模塊寫入到demo.img的1扇區，使用seek參數跳過1個block。

編寫merge工具

然而，這些都不是好方法，另一個方法是使用筆者為本書的實驗例子編寫的merge工具。merge是一個合并寫入映像工具，類似于dd操作，可批量寫入文件。merge工具將讀取當前目錄下的配置文件config.txt來做相應的寫入工作。

merge工具和dd工具可以在x86\tools\目錄找到，筆者使用的是Windows 7平臺。如果系統平臺上提示缺少某些DLL文件，請使用筆者提供的merge工具源碼，自行使用VC來編譯生成merge工具。

3.7.1 merge的配置文件

merge工具需要在當前目錄提供一個配置文件，文件名必須為config.txt

e：\x86\source>merge
Error：cannot open the config file：config.txt
（系統找不到指定的文件）

當無config.txt文件時，執行merge命令會出現上面的錯誤提示。

下面是config.txt文件的配置示例。

# 輸入文件，輸入文件 offset，輸出文件，輸出文件 offset，寫入 block 數（ 1 block=512 bytes）
# **** 每一項用逗號分隔 ****
#
# example：
#
#模塊名       offset   輸出文件名    offset   count（1 count=512 bytes）
#-------------------------------------------------
# boot， 0，demo.img，0，1
# setup，    0，demo.img，1，2
# init， 0，demo.img，3，5
#
# 意思是：
# boot  模塊從 block 0 開始寫入 demo.img 寫入位置為 block 0，寫入 1 個 block
# setup 模塊從 block 0 開始寫入 demo.img 寫入位置為 block 1，寫入 2 個 block
# init  模塊從 block 0 開始寫入 demo.img 寫入位置為 block 3，寫入 5 個 block
# 下面是第2章中使用到的配置實例：
boot，0，demo.img，0，1

#是注釋，注意要單獨在一行里注釋，每一行對應一條記錄（共可容納20條記錄），每條記錄指示merge怎樣寫入到目標文件里。每條記錄有5個域。

① 需要寫入的模塊名（源文件）。

② 源文件的偏移扇區。

③ 寫入的目標文件名。

④ 寫入的目標起始扇區位置。

⑤ 寫入扇區的數量。

3.7.2 執行merge命令

我們執行merge命令將輸出下面的信息。

e：\x86\source\topic02\ex2-2>merge
entry #0：      uboot ---> c.img：      success
entry #1：      setup ---> c.img：      success
entry #2：      e：\x86\source\lib\lib16 ---> c.img：    success
entry #3：      boot ---> demo.img：    success
entry #4：      setup ---> demo.img：   success
entry #5：      e：\x86\source\lib\lib16 ---> demo.img： success

上面的信息表明：有6條信息已成功寫入到目標文件，merge工具已經同時寫入到c.img和demo.img文件里。若輸出下面的信息

e：\x86\source\topic02\ex2-2>merge
entry #0：      uboot ---> c.img：      success
entry #1：      setup ---> c.img：      success
entry #2：      e：\x86\source\lib\lib16 ---> c.img：    success
fatal：open the file for read
（系統找不到指定的文件）

上面的出錯信息表明：在寫入第3條記錄時，其中一個文件（源文件或目標文件）不存在。但并不影響前面已經寫入的記錄

3.8 使用U盤啟動真實機器

把所有源碼生成的bin格式文件寫入到硬盤映像文件c.img中后，我們就可以直接把c.img文件寫入到U盤。

3.8.1 使用merge工具寫U盤

merge工具也可以寫入U盤，只要在config.txt配置文件里增加一條寫U盤的記錄即可。

######## 下面是寫入 u 盤 #######
c.img，0，\\.\g：，0，200

這條記錄的源文件是c.img，目標文件是\\.\g：（這個文件是U盤的符號鏈接），寫入200個扇區（這里的扇區數只要滿足所有的源碼大小就可以了，并不需要寫入1MB大小）。

查詢U盤的掛接點

要寫入U盤，我們必須先知道U盤的文件名（注意：在你的機器上可能會是不同的文件名）。

使用dd工具可以查找磁盤設備的卷名、設備名以及符號鏈接名，如下所示。

E：\x86\source\topic02>dd --list
rawwrite dd for windows version 0.6beta3.
Written by John Newbigin <jn@it.swin.edu.au>
This program is covered by terms of the GPL Version 2.
Win32 Available Volume Information
\\.\Volume{99bbfcb8-fc50-11e0-ae9d-88ae1d4bdccc}\
link to \\？\Device\HarddiskVolume20
removeable media
Mounted on \\.\g：

上面執行了dd–list命令，我們看到U盤掛接在\\.\g：上，我們可以把這個掛接點作為U盤文件名。

當向config.txt增加一條寫\\.\g：文件的記錄，執行merge命令將輸出下面的信息。

e：\x86\source\topic02\ex2-2>merge
entry #0：      uboot ---> c.img：      success
entry #1：      setup ---> c.img：      success
entry #2：      e：\x86\source\lib\lib16 ---> c.img：    success
entry #3：      boot ---> demo.img：    success
entry #4：      setup ---> demo.img：   success
entry #5：      e：\x86\source\lib\lib16 ---> demo.img： success
entry #6：      c.img ---> \\.\g：：     success

留意最后一條記錄#6，c.img文件已經成功寫入\\.\g：（U盤）文件里。

3.8.2 使用hex編輯軟件寫U盤

在config.txt配置文件無誤時，寫入一般都會成功（除了文件不存在外，我沒失敗過）。如果merge工具寫U盤失敗，你可以使用傳統的方法，使用任何一個hex軟件（十六進制編輯軟件）來寫U盤。

這里推薦一個比較好用輕量級的免費hex編輯軟件HxD，HxD運行需要使用管理員權限，在HxD里打開c.img源文件和U盤，將c.img文件使用覆蓋寫入到U盤。使用十六進制編輯軟件總能獲得成功，即使用系統不能識別磁盤的情況下。

但是請小心使用這項功能，當用寫模式打開disk時，務必看清楚是不是自己要寫的U盤，以防誤寫了硬盤。

現在在真實的機器上測試我們的代碼，用上述的方法將boot模塊和setup模塊寫入U盤，使用U盤啟動機器運行。boot和setup模塊將在稍后講述。

為了支持讀取U盤，編譯boot.asm的時候請使用以下命令。

nasm –Ie：\x86\source ex3-2\boot.asm –d UBOOT –o ex3-2\uboot

編譯時使用–d參數定義一個符號UBOOT（這是很重要的），這個符號用來編譯生成讀0x80的drive號。

在真實機器上的運行結果如下所示。

上面顯示的信息“the message from setup module at sector 20…”是來自setup模塊，寫在U盤的第20號扇區，用來演示讀取U盤扇區功能。

3.9 編寫boot代碼

完整的boot.asm代碼和setup.asm代碼在topic03\ex3-2\目錄下，下面是boot的主體代碼。

代碼清單3-2（topic03\ex3-2\boot.asm）：

； boot.asm
； Copyright （c） 2009-2012 mik
； All rights reserved.
；
； 編譯命令是：nasm boot.asm -o boot （用軟盤啟動）
；              nasm boot.asm –o boot –d UBOOT （用U盤啟動）
； 生成 boot 模塊后，寫入 demo.img（磁盤映像）的第 0 扇區（MBR）
%include "..\inc\support.inc"
%include "..\inc\ports.inc"
      bits 16
；--------------------------------------
； now，the processor is real mode
；--------------------------------------
； Int 19h 加載 sector 0 （MBR） 進入 BOOT_SEG 段，BOOT_SEG 定義為 0x7c00
       org BOOT_SEG
start：
       cli
； enable a20 line
       FAST_A20_ENABLE
       sti
； set BOOT_SEG environment
       mov ax，cs
       mov ds，ax
       mov ss，ax
       mov es，ax
       mov sp，BOOT_SEG                        ； 設 stack 底為 BOOT_SEG
       call clear_screen
       mov si，hello
       call print_message
       mov si，20                                ； setup 模塊在第20號扇區里
       mov di，SETUP_SEG - 2
       call load_module                        ； 使用 load_module（） 讀多個扇區
       mov si，SETUP_SEG
       call print_message
       mov si，word [load_message_table + eax * 2]
       call print_message
next：
       jmp $

boot代碼的主要功能是顯示信息和從磁盤中讀取扇區到內存中。我們主要關注如何讀取磁盤。

在本書中，所有例子使用的都是LBA方式，LBA形式方便較直觀地反映出模塊在映像或磁盤的位置，在前面寫入U盤的實驗中就是以LBA方式寫入。

代碼清單3-3（topic03\ex3-2\boot.asm）：

；----------------------------------------------------------------------
； read_sector（int sector，char *buf）：read one floppy sector（LBA mode）
； input：
；                esi - sector
；                di - buf
；----------------------------------------------------------------------
read_sector：
      pusha
      push es
      push ds
      pop es
； 測試是否支持 int 13h 擴展功能
call check_int13h_extension
      test ax，ax
      jz do_read_sector_extension                ； 支持
      mov bx，di                                      ； data buffer
      mov ax，si                                      ； disk sector number
； now：LBA mode --> CHS mode
      call LBA_to_CHS
； now：read sector
%ifdef UBOOT
      mov dl，0x80                                    ； for U 盤或者硬盤
%else
      mov dl，0                                        ； for floppy
%endif
      mov ax，0x201
      int 0x13
      setc al                                           ； 0：success  1：failure
      jmp do_read_sector_done
； 使用擴展功能讀扇區
do_read_sector_extension：
      call read_sector_extension
      mov al，0
do_read_sector_done：
      pop es
      popa
      movzx ax，al
      ret

上面的read_sector（）函數負責讀入1個扇區，輸入參數接受的是LBA方式，同時應該使用int 13h的擴展功能號來進行讀/寫，不但是因為它能支持更寬的讀/寫范圍，而且還因為為它使用更簡單。它的工作邏輯如下所示。

測試BIOS是否支持擴展的int 13h功能，不支持的話使用原來的int 13h功能擴展。

3.9.1 LBA轉換為CHS

盡管代碼清單3-3中的read_sector（）輸入的是讀取的LBA扇區號，但仍然可以使用舊的int 13h/ah=02來讀磁盤。這就需要將LBA尋址轉換為CHS尋址。轉換的工作交由LBA_to_CHS（）完成。

代碼清單3-4（topic03\ex3-2\boot.asm）：

；-------------------------------------------------------
； LBA_to_CHS（）：LBA mode converting CHS        mode for floppy
； input：
；                ax - LBA sector
； output：
；                ch - cylinder
；                cl - sector （1-63）
；                dh - head
；-------------------------------------------------------
LBA_to_CHS：
      mov cl，SPT
      div cl                                              ； al=LBA / SPT，ah=LBA % SPT
； cylinder=LBA / SPT / HPC
      mov ch，al
      shr ch，（HPC / 2）                                ； ch=cylinder
； head=（LBA / SPT ） % HPC
      mov dh，al
      and dh，1                                          ； dh=head
； sector=LBA % SPT + 1
      mov cl，ah
      inc cl                                              ； cl=sector
      ret

LBA_to_CHS（）的結果是ch存放cylinder，cl存放sector，dh存放head。SPT和HPC定義在頭文件support.inc中，下面是support.inc中的部分代碼。

代碼清單3-5（inc\support.inc）：

； SPT（sector per track）：每磁道上的 sector 數
； HPC（head per cylinder）：每個 cylinder 的 head 數
； 下面是 floppy 的參數
%define        SPT                18
%define        HPC                2

代碼清單3-4中的LBA_to_CHS（）對于軟盤來說能很好并且高效地處理，可是它有一些漏洞。

int 13h/ax=02h功能號中能最大處理的head是256個（0～255），最大處理的sector是64個（0～63）。

對于floppy來說不可能達到超過256個cylinder，所以代碼清單3-5中的LBA_to_CHS（）可以很好地工作，現在的BIOS都支持int 13h的擴展功能，代碼清單3-3中的read_sector（）實際讀磁盤是交由另一個函數read_sector_extension（）去做（注：這里沿用了C函數的稱呼，在匯編中應該稱為過程）。

3.9.2 測試是否支持int 13h擴展功能

在使用int 13h擴展前應該先測試BIOS是否支持int 13h的擴展讀/寫功能，執行測試的是check_int13h_extension（），代碼如下。

代碼清單3-6（topic03\ex3-2\boot.asm）：

；--------------------------------------------------------
； check_int13h_extension（）：測試是否支持 int13h 擴展功能
； ouput：
；                0 - support，1 - not support
；--------------------------------------------------------
check_int13h_extension：
      push bx
      mov bx，0x55aa
      mov ah，0x41
%ifdef UBOOT
      mov dl，0x80                                      ； for hard disk
%endif
      int 0x13
      setc al                                            ； 失敗
      jc do_check_int13h_extension_done
      cmp bx，0xaa55
      setnz al                                           ； 不支持
      jnz do_check_int13h_extension_done
      test cx，1
      setz al                                            ； 不支持擴展功能號：AH=42h-44h，47h，48h
do_check_int13h_extension_done：
      pop bx
      movzx ax，al
      ret

代碼清單3-6中的check_int13h_extension（）使用int 13h/ah=41h測試是否支持int 13h擴展讀/寫，支持則返回0，不支持則返回1。

3.9.3 使用int 13h擴展讀磁盤

代碼清單3-7（topic03\ex3-2\boot.asm）：

；--------------------------------------------------------------
； read_sector_extension（）：使用擴展功能讀扇區
； input：
；                esi - sector
；                di - buf （es：di）
；--------------------------------------------------------------
read_sector_extension：
      xor eax，eax
      push eax
      push esi                                        ； 要讀的扇區號 （LBA） - 64 位值
      push es
      push di                                         ； buf 緩沖區 es：di - 32 位值
      push word 0x01                                ； 扇區數，word
      push word 0x10                                ； 結構體 size，16 bytes
      mov ah，0x42                                   ； 擴展功能號
%ifdef UBOOT
      mov dl，0x80
%else
      mov dl，0
%endif
      mov si，sp                                      ； 輸入結構體地址
      int 0x13
      add sp，0x10
      ret

int 13h/ah=42h擴展功能需要一個disk address packet結構體地址作為參數，在讀之前應該要構造這樣一個結構體數據，這個結構體大致如下。

typedef struct Disk_Address_Packet
{
      short packet_size；                  /* struct's  size */
      short sectors；                       /* 讀多少個 sector */
      char *buffer；                        /* buffer address（segment：offset 形式）*/
      long long start_sector；           /* 從哪個 sector 開始讀 */
} DAP；

在read_sector_extension（）代碼中分別壓入start_sector、buffer、sector，以及packet_size來構建一個結構體數據，結構體的大小是0x10（16個字節）。

代碼清單3-7中定義的drive號根據所定義的符號進行選擇，如果命令行如下。

nasm boot.asm –o boot –d UBOOT

編譯命令預定義了一個符號UBOOT，用來開啟為U盤或硬盤進行讀盤。

3.9.4 最后看看load_module（）

最后需要介紹的是load_module（），它用來加載一個模塊。

代碼清單3-8（topic03\ex3-2\boot.asm）：

；-------------------------------------------------------------------
； load_module（int module_sector，char *buf）： 加載模塊到 buf 緩沖區
； input：
；                esi：module_sector 模塊的扇區
；                di：buf 緩沖區
； example：
；                load_module（SETUP_SEG，SETUP_SECTOR）；
；-------------------------------------------------------------------
load_module：
      call read_sector                                    ； read_sector（sector，buf）
      test ax，ax
      jnz do_load_module_done
      mov cx，[di]                                         ； 讀取模塊 size
      test cx，cx
      setz al
      jz do_load_module_done
      add cx，512 - 1
      shr cx，9                                             ； 計算 block（sectors）
do_load_module_loop：
      call dot
      dec cx
      jz do_load_module_done
      inc esi
      add di，0x200
      call read_sector
      test ax，ax
      jz do_load_module_loop
do_load_module_done：
      ret

load_module（）用來加載多個扇區數據，在模塊頭部是2個字節的模塊size值。代碼中先讀出的size值，然后計算模塊占用多少sectors，再由read_sector（）去讀取扇區數據。

分別為硬盤和軟盤讀取編譯兩個版本。

編譯硬盤啟動版本

使用下面的編譯參數（加上–dUBOOT）。

nasm –I..\  ex3-2\boot.asm  –o ex3-2\uboot  –d UBOOT

輸出文件名為uboot，放在ex3-2\目錄下。

編譯軟盤啟動版本

nasm –I..\  ex3-2\boot.asm

接著使用merge工具寫入demo.img和c.img映像文件中，demo.img是軟盤映像，而c.img是硬盤映像。當然，需要在config.txt配置文件中寫入相應的配置，然后執行merge命令。

entry #0：      boot ---> demo.img：    success
entry #1：      setup ---> demo.img：   success
entry #2：      uboot ---> c.img：      success
entry #3：      setup ---> c.img：      success

我們在Bochs的配置文件里分別用floppy和hard disk映像進行啟動，然后測試它們的運行結果，以下是使用floppy映像啟動的結果。

而以下是使用硬盤映像啟動的結果，注意它們顯示的最后一行信息是不同的。

是的，它們是一致的，U盤在使用USB-HDD模式時和硬盤的效果是一樣的。

3.10 總結

這一章里的所有源碼都在topic03\目錄下，有完全的實驗環境，包括以下內容。

• boot.asm源碼和編譯后的boot模塊。
• setup.asm源碼和編譯后的setup模塊。
• Bochs配置文件bs，Bochs的版本是2.5.1。
• merge工具的配置文件config.txt。
• demo.img映像文件（1.44MB軟盤）。
• c.img 映像文件。