FLOPPY：软盘映像上的read（）返回0

Question

我正在尝试在x86汇编（16位实模式）中创建一个简单的第二阶段命令系统。 假定函数com_dir读取720KB的软盘并在扇区以字母'F'开头时打印字符串。

这是第二阶段：

[BITS 16]
[ORG 0x0000]      

mov ax, cs
mov ds, ax   
mov [drive_num], dl
mov [root_drive], dl
mov bx, load_msg
call str_prt
call new_line
call new_line
xor cx, cx  
call new_line
mov bx, art1
call str_prt
call new_line
mov bx, art2
call str_prt
call new_line
mov bx, art3
call str_prt
call new_line
mov bx, art4
call str_prt
call new_line
mov bx, art5
call str_prt
call new_line
mov bx, art6
call str_prt
call new_line
mov bx, art7
call str_prt
call new_line
mov bx, welcome_msg
call str_prt
call new_line
mov bx, creator_msg
call str_prt
call new_line
mov bx, boot_msg
call str_prt
call new_line

mov bx, [buffer]

call new_line

mov ah, 0x0e
mov al, 0x0a
int 0x10
mov al, 0x0d
int 0x10
mov al, '>'
int 0x10

loop:
xor ah, ah
int 0x16
call key_scan
jmp loop

%include "util.inc"

pro_com:
push bx
push ax
mov bx, buffer
mov al, [bx]
cmp al, 'h'
jne help_end
inc bx
mov al, [bx]
cmp al, 'e'
jne help_end
inc bx
mov al, [bx]
cmp al, 'l'
jne help_end
inc bx
mov al, [bx]
cmp al, 'p'
jne help_end
call com_help
jmp pro_end
help_end:
mov bx, buffer
mov al, [bx]
cmp al, 'd'
jne dir_end
inc bx
mov al, [bx]
cmp al, 'i'
jne dir_end
inc bx
mov al, [bx]
cmp al, 'r'
jne dir_end
call com_dir
jmp pro_end
dir_end:
mov bx, buffer
mov al, [bx]
cmp al, 'o'
jne open_end
inc bx
mov al, [bx]
cmp al, 'p'
jne open_end
inc bx
mov al, [bx]
cmp al, 'e'
jne open_end
inc bx
mov al, [bx]
cmp al, 'n'
jne open_end
call com_open
jmp pro_end
open_end:
mov bx, not_found
call str_prt
call new_line
pro_end:
pop ax
pop bx
ret

com_help:
push bx
call new_line
call draw_line
mov bx, dir_help
call str_prt
call new_line
call draw_line
call new_line
pop bx
ret

com_dir:
push ax
push bx
push cx
push dx
call new_line
call draw_line
mov bx, drive_num
mov dl, [bx]
mov al, 0x01
mov ch, 0x00
mov cl, 0x01
mov dh, 0x00
com_dir_loop:
call read_dir
cmp cl, 0x12
je false1
inc cl
jmp com_dir_loop
false1:
cmp ch, 0x4f
je false2
inc ch
xor cl, cl
add cl, 0x01
jmp com_dir_loop
false2:
call draw_line
call new_line
pop dx
pop cx
pop bx
pop ax 
ret

read_dir:
push ax
push bx
mov bx, 0x1000
mov es, bx
mov bx, 0xe00
call read_disc
clc
mov bx, 0x0e00
mov al, [bx]
cmp al, 'F'
jne read_dir_end
mov bx, 0x0e01
call str_prt
call new_line
read_dir_end:
pop bx
pop ax 
mov bx, 0x1000
mov es, bx
ret

com_open:
push ax
push bx
push cx
push dx
mov bx, drive_num
mov dl, [bx]
mov cl, 0x00
mov al, 0x01
mov dh, 0x00
mov bx, 0x1000
mov es, bx
mov ch, 0x00
mov cl, 0x09
mov bx, 0xe00
;----------
com_open_loop:
call read_disc
call next_load
jc com_open_loop_end
jmp com_open_loop
;----------
com_open_loop_end:
clc
call 0x0e0d
clc
call new_line
mov bx, 0x1000
mov es, bx
mov ds, bx
pop dx
pop cx
pop bx
pop ax 
ret

next_load:

clc
ret

buffer times 20 db 0

drive_num:
db 0
root_drive:
db 0

welcome_msg:
db 'Welcome to matriXos$'
creator_msg:
db 'Created by Vishnu Shankar.B$'
boot_msg:
db 'Booting command line interface...$'
not_found:
db '<Error>Command cannot be resolved! Use command "help"$'
dir_help:
db '    dir - Lists files in a drive$'
line:
db '==============================$'
art1:
db '            ==       ==$'
art2:
db '            #  X   X  #$'
art3:
db '            #   X X   #$'
art4:
db '            #    X    #$'
art5:
db '            #   X X   #$'
art6:
db '            #  X   X  #$'
art7:
db '            ==       ==$'
load_msg:
db 'Successfully loaded operating system$'

jmp $
times 3584 - ($ - $$) db 0

我的文件util.inc ：

key_scan:
cmp al, 0x08
je back_space
cmp al, 0x0d
je enter
cmp cx, 0x0015 
je end
mov ah, 0x0e
int 0x10
mov bx, buffer
add bx, cx
mov [bx], al
inc cx
jmp end
back_space:
cmp cx, 0x00
je end
dec cx
mov ah, 0x0e
mov al, 0x08
int 0x10
mov al, 0x20
int 0x10
mov al, 0x08
int 0x10
jmp end
enter:
xor cx, cx
mov ah, 0x0e
mov al, 0x0a
int 0x10
mov al, 0x0d
int 0x10
call pro_com
call clear_buffer
mov ah, 0x0e
mov al, '>'
int 0x10
end:
ret

clear_buffer:
push ax
push bx
push cx
mov bx, buffer
xor cx, cx
xor ax, ax
start:
cmp cx, 0x41
je end_buff
mov [bx], ax
inc bx
inc cx
jmp start
end_buff:
pop cx
pop bx
pop ax
ret

str_prt:
pusha
str:
mov ah, 0x0e
mov al, [bx]
cmp al, '$'
je str_end
int 0x10
add bx, 1
jmp str
str_end:
popa
ret

draw_line:
push ax
push bx
line_str:
mov bx, line
call str_prt
call new_line
pop bx
pop ax
ret

new_line:
push ax
mov ah, 0x0e
mov al, 0x0a
int 0x10
mov al, 0x0d
int 0x10
pop ax
ret

read_disc:
mov ah, 0x02   
int 0x13   
ret

hex_print:
push ax
push cx
mov ah, 0x0e
mov al, '0'
int 0x10
mov al, 'x'
int 0x10
hex_print_start:
mov al, ch
and al, 0xf0
call hex_map
int 0x10
shl cx, 0x04
mov al, ch
and al, 0xf0
call hex_map
int 0x10
shl cx, 0x04
mov al, ch
and al, 0xf0
call hex_map
int 0x10
shl cx, 0x04
mov al, ch
and al, 0xf0
call hex_map
int 0x10
hex_print_end:
pop cx
pop ax
ret

hex_map:
cmp al, 0x00
jne zero_end
mov al, '0'
ret
zero_end:
cmp al, 0x10
jne one_end
mov al, '1'
ret
one_end:
cmp al, 0x20
jne two_end
mov al, '2'
ret
two_end:
cmp al, 0x30
jne three_end
mov al, '3'
ret
three_end:
cmp al, 0x40
jne four_end
mov al, '4'
ret
four_end:
cmp al, 0x50
jne five_end
mov al, '5'
ret
five_end:
cmp al, 0x60
jne six_end
mov al, '6'
ret
six_end:
cmp al, 0x70
jne seven_end
mov al, '7'
ret
seven_end:
cmp al, 0x80
jne eight_end
mov al, '8'
ret
eight_end:
cmp al, 0x90
jne nine_end
mov al, '9'
ret
nine_end:
cmp al, 0xa0
jne a_end
mov al, 'A'
ret
a_end:
cmp al, 0xb0
jne b_end
mov al, 'B'
ret
b_end:
cmp al, 0xc0
jne c_end
mov al, 'C'
ret
c_end:
cmp al, 0xd0
jne d_end
mov al, 'D'
ret
d_end:
cmp al, 0xe0
jne e_end
mov al, 'E'
ret
e_end:
cmp al, 0xf0
jne f_end
mov al, 'F'
ret
f_end:
ret

由于某些原因，当读取720KB（720次）时，它将在bochs中引发此错误：

[FLOPPY] read() on floppy image returns 0

有人可以向我解释什么地方不对吗？

注意：请忽略com_open ，它仍在开发中。

Answer 1

错误：

软盘映像上的read（）返回0

建议Bochs尝试从磁盘映像读取数据，但是它试图访问的磁盘部分实际上并不存在。 如果您创建的磁盘映像小于所使用的软盘驱动器类型，并且未使用自动媒体格式，则在Bochs中可能会发生这种情况。

您有两种方法可以解决此问题。 在Bochs中将Type of floppy drive的Type of floppy drive设置为720K，将Type of floppy media的Type of floppy media为720K。 由于您的磁盘映像为720k，因此更改将导致此错误消失。

另一种方法是将Type of floppy drive的Type of floppy drive设置为2.88MB驱动器，然后将Type of floppy media的Type of floppy media设置为auto 。 在现实世界中，一个2.88MB的软盘驱动器还可以读取1.44MB，720K，360k和180k的3.5“介质。Bochs尝试使用AUTO软盘介质类型对此进行模拟。

如果您的磁盘映像为720K并使用AUTO介质，则Bochs会自动降低到实际使用的磁盘映像的大小。 唯一的要求是磁盘映像必须是正好180k，360k，720k，1440k，2880k之一。 AUTO不能正常使用任何已知标准3.5英寸磁盘的大小。

---

您原始问题中的代码是这样做的：

com_dir_loop:
call read_dir
cmp cl, 0x12       ; 0x12=18 decimal. CL=sector number

如果使用3.5英寸720k介质，则每个柱面的扇区数为0x09（而不是0x12）。此Wiki文章中有一张不错的软盘几何表。您的代码不应尝试读取比介质允许的扇区高的扇区。 Bochs将引发另一种类型的错误，类似于尝试在最后一个扇区x之后读取/写入扇区xx，您的代码如下所示：

com_dir_loop:
call read_dir
cmp cl, 0x09       ; CL=sector number

在图表中，对于720k软盘（在给定的链接处），您将观察到的另一件事是720K软盘有2个磁头（0和1）。 您的代码仅处理头0。这意味着您的代码将只能访问磁盘内容的一半。 头1上的任何内容都将被忽略。 您将需要处理DH中的磁头，以便在达到每个汽缸（磁道）限制的扇区时，将磁头增加1。如果超过2磁头限制，则必须将扇区调整回1。然后返回0并将圆柱增加1。

---

由于您似乎正在编写内核的各个部分，因此建议您考虑为CHS例程创建一个LBA（逻辑块寻址）（反之亦然）。 LBA号只是一个从0到驱动器上的扇区数的扇区号。 例如，在720k软盘上有1440 512字节的扇区。 因此LBA从0到1439。您可以使用此Wiki文章下的第二个公式将任何LBA转换为CHS（气缸盖扇区）值。

可以使用以下公式将CHS元组映射到LBA地址：[5] [6]

 LBA = (C × HPC + H) × SPT + (S - 1) 

哪里

 C, H and S are the cylinder number, the head number, and the sector number LBA is the logical block address HPC is the maximum number of heads per cylinder (reported by disk drive, typically 16 for 28-bit LBA) SPT is the maximum number of sectors per track (reported by disk drive, typically 63 for 28-bit LBA) 

可以使用以下公式将LBA地址映射到CHS元组（“ mod”是模运算，即余数，“÷”是整数除法，即除掉任何小数部分的除法的商）：

 C = LBA ÷ (HPC × SPT) H = (LBA ÷ SPT) mod HPC S = (LBA mod SPT) + 1 

实现第二个功能（将LBA转换为CHS），然后可以从0循环到1439，将每个LBA转换为CHS，然后调用读取扇区功能。 如果您打算浏览DOS的FAT12 ， FAT16磁盘格式等内容，这将非常有用。