文章寫于兩年前的 MacBookAir(2015)
目前筆者為 MacBookPro M1 (抽查了部分 都運(yùn)行正常)
Github項(xiàng)目地址: https://github.com/wdkang123/MyOperatingSystem
MacOS X86架構(gòu)（x新版的arm架構(gòu)的我沒有 所以大家自行測(cè)試)
VirtualBox
C/C++環(huán)境 （Xcode必裝）
我們的目標(biāo)是做出像windows那樣具備舒心的圖像用戶界面那樣的系統(tǒng)，所以在這一節(jié)，我們由字符模式切換入畫面模式，初步體驗(yàn)下，那些絢麗多彩的圖像界面是如何發(fā)展而成的。
2.代碼部分要想由字符模式轉(zhuǎn)入圖形模式，我們需要操作硬件，特別是向顯卡發(fā)送命令，讓其進(jìn)入圖形顯示模式，就如同前面我們所做的，要操作硬件，一般需要使用BIOS調(diào)用，以下幾行就是打開VGA顯卡色彩功能的代碼：
重慶分公司
重慶分公司
mov al, 0x13h
mov ah, 0x00
int 0x10其中al 的值決定了要設(shè)置顯卡的色彩模式，下面是一些常用的模式設(shè)置：
0x03, 16色字符模式
0x12, VGA圖形模式, 640 * 480 * 4位彩色模式，獨(dú)特的4面存儲(chǔ)模式
0x13, VGA圖形模式, 320 * 200 * 8位彩色模式，調(diào)色板模式
0x6a, 擴(kuò)展VGA圖形模式， 800 * 600 * 4彩色模式
我們采用的是0x13模式，其中3202008 中，最后的數(shù)值8表示的是色彩值得位數(shù)，也就是我們可以用8位數(shù)值表示色彩，總共可以顯示256種色彩。
2.1 匯編內(nèi)核%include "pm.inc"
org 0x9000
jmp LABEL_BEGIN
[SECTION .gdt]
; 段基址 段界限 屬性
LABEL_GDT: Descriptor 0, 0, 0
LABEL_DESC_CODE32: Descriptor 0, SegCode32Len - 1, DA_C + DA_32
LABEL_DESC_VIDEO: Descriptor 0B8000h, 0ffffh, DA_DRW
LABEL_DESC_VRAM: Descriptor 0, 0ffffffffh, DA_DRW
LABEL_DESC_STACK: Descriptor 0, TopOfStack, DA_DRWA+DA_32
GdtLen equ $ - LABEL_GDT
GdtPtr dw GdtLen - 1
dd 0
SelectorCode32 equ LABEL_DESC_CODE32 - LABEL_GDT
SelectorVideo equ LABEL_DESC_VIDEO - LABEL_GDT
SelectorStack equ LABEL_DESC_STACK - LABEL_GDT
SelectorVram equ LABEL_DESC_VRAM - LABEL_GDT
[SECTION .s16]
[BITS 16]
LABEL_BEGIN:
mov ax, cs
mov ds, ax
mov es, ax
mov ss, ax
mov sp, 0100h
mov al, 0x13
mov ah, 0
int 0x10
xor eax, eax
mov ax, cs
shl eax, 4
add eax, LABEL_SEG_CODE32
mov word [LABEL_DESC_CODE32 + 2], ax
shr eax, 16
mov byte [LABEL_DESC_CODE32 + 4], al
mov byte [LABEL_DESC_CODE32 + 7], ah
;set stack for C language
xor eax, eax
mov ax, cs
shl eax, 4
add eax, LABEL_STACK
mov word [LABEL_DESC_STACK + 2], ax
shr eax, 16
mov byte [LABEL_DESC_STACK + 4], al
mov byte [LABEL_DESC_STACK + 7], ah
xor eax, eax
mov ax, ds
shl eax, 4
add eax, LABEL_GDT
mov dword [GdtPtr + 2], eax
lgdt [GdtPtr]
cli ;關(guān)中斷
in al, 92h
or al, 00000010b
out 92h, al
mov eax, cr0
or eax , 1
mov cr0, eax
jmp dword SelectorCode32: 0
[SECTION .s32]
[BITS 32]
LABEL_SEG_CODE32:
;initialize stack for c code
mov ax, SelectorStack
mov ss, ax
mov esp, TopOfStack
mov ax, SelectorVram
mov ds, ax
C_CODE_ENTRY:
%include "write_vga.asm"
io_hlt: ;void io_hlt(void);
HLT
RET
SegCode32Len equ $ - LABEL_SEG_CODE32
[SECTION .gs]
ALIGN 32
[BITS 32]
LABEL_STACK:
times 512 db 0
TopOfStack equ $ - LABEL_STACKLABEL_DESC_VRAM, 這個(gè)描述符對(duì)應(yīng)的內(nèi)存起始地址是0，長(zhǎng)度是0xffffffff，也就是我們把整個(gè)4G內(nèi)存當(dāng)做一段可讀可寫的內(nèi)存，有了這個(gè)設(shè)置后，我們?cè)贑語言里就可以隨意讀寫內(nèi)存的任何地方。
LABEL_DESC_STACK 這個(gè)描述符用來設(shè)置一段可讀可寫的內(nèi)存，它的起始地址是LABEL_STACK， 可以看到，程序通過語句：times 512 db 0 初始化了512字節(jié)的內(nèi)存
C語言的運(yùn)行，特別是函數(shù)調(diào)用時(shí)，是需要一個(gè)堆棧來傳遞參數(shù)的，所以為其配置一個(gè)堆棧
切記后邊分配參數(shù)的時(shí)候 不可大于512 將會(huì)報(bào)錯(cuò)
void fun() {char buf[513];
}語句%include write_vga.asm”， 表明，我們要開發(fā)的C代碼文件叫write_vga.c, 我們寫完C代碼后，會(huì)使用上一節(jié)的步驟將它編譯成匯編，然后include到我們當(dāng)前的匯編文件里，統(tǒng)一編譯成可執(zhí)行內(nèi)核。
下面的代碼是是進(jìn)入死循環(huán)，HLT指令會(huì)讓系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)
io_hlt: ;void io_hlt(void);
HLT
RETwrite_ram.c:
void CMain(void) {int i;
char*p = 0;
for (i = 0xa0000; i<= 0xaffff; i++) {p = i;
*p = i & 0x0f;
}
for(;;) { io_hlt();
}
}將指針P指向地址0xa0000, 這個(gè)地址正好就是vga顯存地址，vga顯存地址從0xa0000開始，直到0xaffff結(jié)束，總共64k.接著語句:
*p = i & 0x0f 將一個(gè)數(shù)值寫入顯存，這個(gè)值可以是0-256中任意一個(gè)數(shù)值，我們代碼里是將i的最后4位作為像素顏色寫入顯存，這個(gè)值是任意的，大家可以隨意設(shè)置。
2.3 進(jìn)行編譯（我在mac環(huán)境上 不是烏班圖）原課程老師是在烏班圖上編譯的（當(dāng)然你也可以選擇在烏班圖上編譯）
但我挑戰(zhàn)一下 在mac上編譯
這里 因?yàn)樵?6節(jié)上 我們已經(jīng)配置了 交叉編譯的環(huán)境
所以我就在mac本地配置了（我當(dāng)前是MacOS BigSur 11.1 ）
下面我們一步一步來：(很重要??！)
首先 把C寫的程序gcc編譯走一波：
i386-elf-gcc -m32 -fno-asynchronous-unwind-tables -s -c -o write_vga.o write_vga.c目錄下會(huì)生成write_vga.o二進(jìn)制文件 接著使用objconv（上節(jié)課里有 也可以自己編譯一個(gè)版本）進(jìn)行反匯編
把objconv拿到這個(gè)目錄下（項(xiàng)目里 我會(huì)打包的）
./objconv -fnasm write_vga.o write_vga.asm反匯編后代碼如下:
; Disassembly of file: write_vga.o
; Thu Jan 28 14:44:02 2021
; Mode: 32 bits
; Syntax: YASM/NASM
; Instruction set: 80386
global CMain: function
extern io_hlt ; near
SECTION .text align=1 execute ; section number 1, code
CMain: ; Function begin
push ebp ; 0000 _ 55
mov ebp, esp ; 0001 _ 89. E5
sub esp, 24 ; 0003 _ 83. EC, 18
mov dword [ebp-10H], 0 ; 0006 _ C7. 45, F0, 00000000
mov dword [ebp-0CH], 655360 ; 000D _ C7. 45, F4, 000A0000
jmp ?_002 ; 0014 _ EB, 16
?_001: mov eax, dword [ebp-0CH] ; 0016 _ 8B. 45, F4
mov dword [ebp-10H], eax ; 0019 _ 89. 45, F0
mov eax, dword [ebp-0CH] ; 001C _ 8B. 45, F4
and eax, 0FH ; 001F _ 83. E0, 0F
mov dl, al ; 0022 _ 88. C2
mov eax, dword [ebp-10H] ; 0024 _ 8B. 45, F0
mov byte [eax], dl ; 0027 _ 88. 10
inc dword [ebp-0CH] ; 0029 _ FF. 45, F4
?_002: cmp dword [ebp-0CH], 720895 ; 002C _ 81. 7D, F4, 000AFFFF
jle ?_001 ; 0033 _ 7E, E1
?_003: call io_hlt ; 0035 _ E8, FFFFFFFC(rel)
jmp ?_003 ; 003A _ EB, F9
; CMain End of function
SECTION .data align=1 noexecute ; section number 2, data
SECTION .bss align=1 noexecute ; section number 3, bss
這里還不能直接拿來用 需要處理一下
在上面代碼中去掉以section開始的指令 這些指令會(huì)影響我們把當(dāng)前匯編結(jié)合入內(nèi)核kerne.asm.
同時(shí)去掉開頭的兩句：
global CMain: function
extern io_hlt處理后變成：(為了防止弄錯(cuò) 留個(gè)對(duì)照)
; Disassembly of file: write_vga.asm
; Thu Jan 28 14:37:46 2021
; Mode: 32 bits
; Syntax: YASM/NASM
; Instruction set: 80386
CMain: ; Function begin
push ebp ; 0000 _ 55
mov ebp, esp ; 0001 _ 89. E5
sub esp, 24 ; 0003 _ 83. EC, 18
mov dword [ebp-10H], 0 ; 0006 _ C7. 45, F0, 00000000
mov dword [ebp-0CH], 655360 ; 000D _ C7. 45, F4, 000A0000
jmp ?_002 ; 0014 _ EB, 16
?_001: mov eax, dword [ebp-0CH] ; 0016 _ 8B. 45, F4
mov dword [ebp-10H], eax ; 0019 _ 89. 45, F0
mov eax, dword [ebp-0CH] ; 001C _ 8B. 45, F4
and eax, 0FH ; 001F _ 83. E0, 0F
mov dl, al ; 0022 _ 88. C2
mov eax, dword [ebp-10H] ; 0024 _ 8B. 45, F0
mov byte [eax], dl ; 0027 _ 88. 10
inc dword [ebp-0CH] ; 0029 _ FF. 45, F4
?_002: cmp dword [ebp-0CH], 720895 ; 002C _ 81. 7D, F4, 000AFFFF
jle ?_001 ; 0033 _ 7E, E1
?_003: call io_hlt ; 0035 _ E8, FFFFFFFC(rel)
jmp ?_003 ; 003A _ EB, F9
; CMain End of function
接著 我們通過nasm進(jìn)行編譯
nasm -o kernel.bat kernel.asm運(yùn)行后生成了kernel.bat
這里我們注意 因?yàn)榇a變大了 所以我們?cè)谶\(yùn)行的java的時(shí)候發(fā)現(xiàn)（控制臺(tái)輸出）：
Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 1 and sector:2
Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 1 and sector:3發(fā)現(xiàn)一個(gè)扇區(qū)已經(jīng)不夠用了（此時(shí)在boot.asm中 我們只讀了一個(gè)扇區(qū)）
所以要修改一下boot.asm
(下面是代碼片段)
readFloppy:
mov CH, 1 ;CH 用來存儲(chǔ)柱面號(hào)
mov DH, 0 ;DH 用來存儲(chǔ)磁頭號(hào)
mov CL, 2 ;CL 用來存儲(chǔ)扇區(qū)號(hào)
mov BX, LOAD_ADDR ; ES:BX 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)緩沖區(qū)
mov AH, 0x02 ; AH = 02 表示要做的是讀盤操作
mov AL, 2 ; AL 表示要練習(xí)讀取幾個(gè)扇區(qū)
mov DL, 0 ;驅(qū)動(dòng)器編號(hào)，一般我們只有一個(gè)軟盤驅(qū)動(dòng)器，所以寫死
;為0
INT 0x13 ;調(diào)用BIOS中斷實(shí)現(xiàn)磁盤讀取功能
JC fin
jmp LOAD_ADDR這里改成2
mov AL, 2 ; AL 表示要練習(xí)讀取幾個(gè)扇區(qū)接著nasm編譯一下boot.asm
最后運(yùn)行java程序 生成system.img
Load file boot.bat to floppy with cylinder: 0 and sector:1
Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 1 and sector:2
Load file kernel.bat to floppy with cylinder: 1 and sector:3這樣我們就完成了在mac上進(jìn)行編譯
而不用在ubuntu上
3.運(yùn)行將img裝載運(yùn)行：
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