Java開發(fā)操作系統(tǒng)內(nèi)核:讓內(nèi)核突破512字節(jié)的限制

我們當(dāng)前的系統(tǒng)內(nèi)核媒熊,必須包含在虛擬軟盤的第1扇區(qū)奇适,由于一個(gè)扇區(qū)只有512字節(jié),因此芦鳍,系統(tǒng)內(nèi)核的大小不可能超過512字節(jié)嚷往。但是,一個(gè)擁有完善功能的內(nèi)核不可能只有512字節(jié)柠衅,因此要想越過512字節(jié)的限制皮仁,具體的做法就是做一個(gè)內(nèi)核加載器,放入到第一扇區(qū)菲宴,加載器加載如內(nèi)存后贷祈,再將內(nèi)核從軟盤加載到系統(tǒng)內(nèi)存,然后喝峦,跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的加載地址势誊。假定我們把編譯好的內(nèi)核代碼寫入軟盤的第1柱面,第2扇區(qū)谣蠢,那么加載器的代碼如下粟耻,boot.asm:

org  0x7c00;

LOAD_ADDR  EQU  0X8000

entry:
    mov  ax, 0
    mov  ss, ax
    mov  ds, ax
    mov  es, ax
    mov  si, ax

readFloppy:
    mov          CH, 1        ;CH 用來存儲柱面號
    mov          DH, 0        ;DH 用來存儲磁頭號
    mov          CL, 2        ;CL 用來存儲扇區(qū)號

    mov          BX, LOAD_ADDR       ; ES:BX 數(shù)據(jù)存儲緩沖區(qū)

    mov          AH, 0x02      ;  AH = 02 表示要做的是讀盤操作
    mov          AL,  1        ; AL 表示要練習(xí)讀取幾個(gè)扇區(qū)
    mov          DL, 0         ;驅(qū)動器編號,一般我們只有一個(gè)軟盤驅(qū)動器眉踱,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

fin:
    HLT
    jmp  fin

readFloppy 這段代碼從軟盤的1柱面挤忙,2扇區(qū),將內(nèi)核讀取到系統(tǒng)內(nèi)存的0x8000處勋锤,讀取成功后饭玲,通過一個(gè)jmp 跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的加載地址,將機(jī)器的控制權(quán)轉(zhuǎn)交給內(nèi)核叁执。我們看看內(nèi)核代碼,kernel.asm:

org   0x8000

entry:
    mov  ax, 0
    mov  ss, ax
    mov  ds, ax
    mov  es, ax
    mov  si, msg

 putloop:
    mov  al, [si]
    add  si, 1
    cmp  al, 0
    je   fin
    mov  ah, 0x0e
    mov  bx, 15
    int  0x10
    jmp  putloop

fin:
    HLT
    jmp  fin

  msg:

     DB   "This is Hello World from kernel"

我們的內(nèi)核很簡單茄厘,只不過打印出一條語句.
通過命令分別編譯內(nèi)核和加載器: nasm kernel.asm -o kernerl.bat nasm boot.asm -o boot.bat
編譯好后矮冬,通過以下的java代碼先將編譯好的內(nèi)核寫入虛擬軟盤:

public void makeFllopy()   {
        writeFileToFloppy("kernel.bat", false, 1, 2);

        floppyDisk.makeFloppy("system.img");
    }

上面的代碼先將編譯好的kernel.bat寫入按軟盤的1柱面,2扇區(qū)次哈,然后生成虛擬軟盤文件:system.img.

最后胎署,我們將虛擬軟件加載到虛擬機(jī)中,就可以看到如下效果:

Paste_Image.png

如果內(nèi)核大小超過512字節(jié)窑滞,我只要在加載器中多讀取幾個(gè)扇區(qū)琼牧,就可以將內(nèi)核加載進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)存了,由此哀卫,通過內(nèi)核加載器這個(gè)二傳手巨坊,我們能夠有效的突破512字節(jié)的大小限制,今后我們在內(nèi)核中添加各種操作系統(tǒng)功能時(shí)此改,系統(tǒng)內(nèi)核肯定是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止512字節(jié)的趾撵。
本節(jié)代碼可以通過以下命令下載:
git clone https://github.com/wycl16514/OS-Kernel-from-loader-to-kernel.git
在下一節(jié),我們將實(shí)現(xiàn)新的突破共啃,看看內(nèi)核如何由時(shí)模式進(jìn)入保護(hù)模式占调,也就是讓內(nèi)核從dos級別轉(zhuǎn)變?yōu)閣in95級別。

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