為什么我的引導加載程序不能從 memory 正確加載一個字節？

Question

我有以下 x86 程序：

mov ah, 0x0e          ; Set up call to BIOS routine to print character

mov al, [character]   ; Stick the byte at label "character"
int 0x10              ; Display character in al

jmp $                 ; Loop forever

character:
db 0x41               ; Put the byte "A" at this position

times 510-($-$$) db 0 ; Pad with zeros and end with the magic number for a bootloader
db 0x55
db 0xaa

我以兩種不同的方式運行它：

• 在qem
• 使用dd將其寫入 USB 棒並在舊的 64 位筆記本電腦上啟動

我使用以下命令來運行此代碼：

$ nasm -f bin -o boot.bin main.s
$ qemu-system-x86_64 boot.bin  # to test
$ dd if=boot.bin of=/dev/sda # to put it on a USB stick

上面寫的代碼在這兩種情況下都不起作用。 在硬件上它顯示一個閃爍的光標，在 qemu 上它打印一個西里爾字母，而不是“A”。 所以我將第二行（非空）更改為

mov al, [0x7c00 + character]

將偏移量0x7c00添加到 label，因為根據某些消息來源，x86 將引導加載程序放在0x7c00中的 0x7c00。 這在 qemu 中按預期工作，但在硬件上繼續給我一個閃爍的 cursor。 請注意，這與將[org 0x7c00]放在頂部具有相同的效果，我的意思是使用上述行或通過添加org指令生成的二進制文件是相同的（我比較了它們的 md5s）。

為了確保我的硬件沒有一些奇怪的字符集，其中0x41不是“A”，我嘗試了

mov al, 0x41

這適用於 qemu 和硬件。

如何正確引用存儲在“字符”中的數據，以便我的筆記本電腦找到應該存在的值？ 請注意，因為這是一個引導加載程序，所以 CPU（如果我理解正確的話）處於 16 位實模式。

Answer 1

x86 具有多個包含 memory 偏移量的段寄存器。 在實模式（和其他模式？）中，這些寄存器被隱式添加到您所做的任何 memory 參考中。 使用哪個段寄存器取決於上下文（換句話說，地址用於哪種指令）。 在我們的例子中，當我們嘗試從 memory 獲取數據時

mov al, [character]

處理器將隱式地將ds （用於“數據段”）寄存器的內容（乘以 16）添加到 memory 偏移character 。 請注意，這發生在運行時，而不是編譯時，因此如果您反匯編它，您將不會在二進制文件中看到它。

解決方案是在匯編程序的頂部將ds清零。 但是，請注意，您實際上不能只說mov ds, 0因為 x86 不支持將常量寫入段寄存器 - 您必須通過另一個寄存器 go

mov ax, 0
mov ds, ax

為了完整起見，這是在我的筆記本電腦和 QEMU 上都可以使用的完整更新代碼。 下面評論了與問題中代碼的差異。

mov ax, 0  ; Zero out the data segment register
mov ds, ax ;

mov ah, 0x0e

mov al, [0x7c00 + character] ; Add 0x7c00 to the offset
                             ; As mentioned in the question, putting ORG 0x7C00 at the top of the file
                             ; also works (and is better, but this is clearer for demonstration purposes)
                             ; and in fact produces an identical binary to this explicit addition.
int 0x10

jmp $

character:
db 0x41

times 510-($-$$) db 0
db 0x55
db 0xaa

顯然，這里發生的事情是ds寄存器在 QEMU 上默認為零，但在我的硬件上卻沒有。 由專業人士編寫的真正引導加載程序總是會明確地將這類事情歸零，而不是假設 BIOS 在加載其代碼之前將寄存器放在任何特定的 state 中。

如果您像我一樣一直在閱讀Nick Blundell 的“Writing a Simple Operating System - from Scratch” ，他實際上稍后會在第 3.6.1 節（“Extended memory access using segments”）中談到這些內容。 不幸的是，在那之前我被困在這幾頁上，沒有提前閱讀。

Answer 2

也許你丟失了一些參數和 ORG 命令

嘗試這個

org 0x7c00            ; Tell NASM ,This program begin at Address 0x7c00

mov ah, 0x0e          ; Set up call to BIOS routine to print character

mov al, [character]   ; Stick the byte at label "character"

mov bh,0              ; The PAGE 0

mov bl,0xff           ; White

int 0x10              ; Display character in al

jmp $                 ; Loop forever

character:

db 0x41               ; Put the byte "A" at this position

times 510-($-$$) db 0 ; Pad with zeros and end with the magic number for  a bootloader

db 0x55

db 0xaa