Linux 386 boot代码分析 (1) bootsect.txt

雪中独行

看到好文章为什么不能跟大家分享呢？

下面是我简单整理过的出自http://www.linuxforum.net/的好文章。
原文作者：feiyunw　和　raoxianhong

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feiyunw 的开场篇：
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应lucian_yao的建议，我把我写的初始化分析的文章重贴到文档版。
（原先贴在内核技术版，现在又做了一些修改）
写这些东西是因为当时看程序时找不到类似的东西，干脆就自己写了：


bootsect.txt        linux/arch/i386/boot/bootsect.S
setup.txt        linux/arch/i386/boot/setup.S
head.txt        linux/arch/i386/kernel/head.S

希望对大家学习Linux有帮助。

基于Linux 2.2.17是因为我用Redhat7.0。
当时Redhat7.0用Linux2.2.16，我想17和16的差别比较小，就用了17做分析。

关于版权说明：还不知道使用什么声明比较合适，所以就把Copyright留在文件里了。
我认为GPL适合free software，对这种文档性质的东西可能不太合适。
不过可以参照GPL的“free software”使用这些“free document”。

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读代码前先看看 raoxianhong 的中文版bootsect.txt ：
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看程序太累，请看中文版的bootsect.txt
1.将自己移动到0x9000:0x0000处，为内核调入留出地址空间；
2.建立运行环境(ss=ds=es=cs=0x9000, sp=0x4000-12)，保证起动程序运行；
3.BIOS初始化0x1E号中断为软盘参数表，将它取来保存备用；
4.将setup读到0x9000:0x0200处；
5.测试软盘参数一个磁道有多少个扇区（也没有什么好办法，只能试试36, 18, 15, 9对不对了）；
6.打印“Loading”；
7.读入内核到0x1000:0000（如果是bzImage， 则将每个64K移动到0x100000处，在实模式下，只能调用0x15号中断了，这段代码无法放在bootsect中所以只能放在setup中，幸好此时setup已经读入了）；
8.到setup去吧

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下面是　feiyunw  的代码分析：
---------------------------------------------------------------------------

1. 
   
2. ////////////////////////////////////////////////////////////////////
   
3. // bootsect.txt
   
4. ////////////////////////////////////////////////////////////////////
   
5. // Copyright(C) 2001, Feiyun Wang
   
6. // analysis on linux/arch/i386/boot/bootsect.S (Linux 2.2.17)
   
7. ////////////////////////////////////////////////////////////////////
   
8. 
   
9. ////////////////////////////////////////////////////////////////////
   
10. #if 0
    
11.         int 3;                        // for debugger
    
12. #endif
    
13. 
    
14. _main()
    
15.         BOOTSEG = 0x07C0
    
16.         INITSEG = 0x9000
    
17. {
    
18.         move BOOTSEG:0 to INITSEG:0 (512 bytes);
    
19.         goto INITSEG:go;        // CS:IP = INITSEG:go
    
20. }
    
21. 
    
22. ////////////////////////////////////////////////////////////////////
    
23. // prepare disk parameter table
    
24. go()
    
25.         INITSEG = 0x9000
    
26. {
    
27.         set SS:SP to INITSEG:3FF4;        // 0x4000-0x0C
    
28.         copy disk parameter table (pointer in 0:0078)
    
29.                 to INITSEG:3FF4 (12 bytes);
    
30.         patch sector count to 36 (offset 4 in parameter table, 1 byte);
    
31.         set disk parameter table pointer (0:0078) to INITSEG:3FF4;
    
32. }
    
33. 
    
34. ////////////////////////////////////////////////////////////////////
    
35. // load the setup-sectors directly after the bootblock
    
36. load_setup()
    
37.         setup_sects = SETUPSECS = 4
    
38.         INITSEG = 0x9000
    
39. {
    
40.         for(;;) {
    
41.                 int13h/AH=0(DL=0);      // reset FDC
    
42.                 try {
    
43.                         // http://www.ctyme.com/intr/rb-0607.htm
    
44.                         int13h/AH=02h(AL=setup_sects,
    
45.                                 ES:BX=INITSEG:0200,
    
46.                                 CX=2, DX=0);
    
47.                         break;
    
48.                 }
    
49.                 catch (disk error) {
    
50.                         print_nl();
    
51.                         print_hex(SP);
    
52.                 }
    
53.         }
    
54. }
    
55. 
    
56. ////////////////////////////////////////////////////////////////////
    
57. // get disk drive parameters, specifically sectors#/track
    
58. ok_load_setup()
    
59.         global variables: disksizes, sectors
    
60. {
    
61. #if 0
    
62.         // get disk drive parameters
    
63.         // http://www.ctyme.com/intr/rb-0621.htm
    
64.         int13h/AH=08h(DL=0);
    
65.         CH = 0;
    
66.         // seems not completed yet
    
67. #else
    
68.         // probe sectors with disksize[] = {36, 18, 15, 9}
    
69.         SI = &disksizes;
    
70.         for (;;) {
    
71.                 sectors = DS:[SI++];
    
72.                 if (SI>;=disksizes+4) break;
    
73.                 try {
    
74.                         int13h/AH=02h(AL=1,
    
75.                                 ES:BX=INITSEG:((setup_sects+1)<<9),
    
76.                                 CX=sectors, DX=0);
    
77.                         break;
    
78.                 }
    
79.                 catch {
    
80.                 }
    
81.         }
    
82. #endif
    
83. }
    
84. 
    
85. ////////////////////////////////////////////////////////////////////
    
86. // print out "Loading"
    
87. // load the system image
    
88. // set root_dev
    
89. // jump to the setup-routine loaded directly after the bootblock
    
90. got_sectors()
    
91.         INITSEG = 0x9000
    
92.         SYSSEG = 0x1000
    
93.         SETUPSEG = 0x9020
    
94.         global variable: root_dev
    
95. {
    
96.         // int10h/AH=03h http://www.ctyme.com/intr/rb-0088.htm
    
97.         // int10h/AH=13h http://www.ctyme.com/intr/rb-0210.htm
    
98.         print out "Loading";
    
99. 
    
100.         read_it(ES=SYSSEG);
     
101.         kill_motor();
     
102.         print_nl();
     
103. 
     
104.         if (!root_dev) {
     
105.                 switch (sectors) {
     
106.                 case 15: root_dev = 0x0208;        // /dev/ps0 - 1.2Mb
     
107.                         break;
     
108.                 case 18: root_dev = 0x021C;        // /dev/PS0 - 1.44Mb
     
109.                         break;
     
110.                 case 36: root_dev = 0x0220;        // /dev/fd0H2880 - 2.88Mb
     
111.                         break;
     
112.                 default: root_dev = 0x0200;        // /dev/fd0 - autodetect
     
113.                         break;
     
114.                 }
     
115.         }
     
116. 
     
117.         goto SETUPSEG:0;
     
118.         // see linux/arch/i386/boot/setup.S
     
119. }
     
120. 
     
121. word sread = 0;                // sectors read of current track
     
122. word head = 0;                // current head
     
123. word track = 0;                // current track
     
124. ////////////////////////////////////////////////////////////////////
     
125. // load the system image
     
126. read_it(ES)
     
127.         setup_sects = SETUPSECS = 4
     
128.         SYSSEG = 0x1000
     
129.         syssize = SYSSIZE = 0x7F00
     
130. {
     
131.         sread = setup_sects + 1;        // plus 1 bootsect
     
132.         if (ES & 0x0fff) halt;                // not 64KB aligned
     
133.         BX = 0;
     
134. 
     
135.         for (;;) {
     
136. rp_read:
     
137. #ifdef __BIG_KERNEL__
     
138.                 .word   0x1eff, 0x220;
     
139.                 // call far * bootsect_kludge, see setup.S
     
140. #else
     
141.                 AX = ES - SYSSEG;
     
142. #endif
     
143.                 if (AX>;syssize) return;
     
144. 
     
145. ok1_read:
     
146.                 // get proper AL (sectors to read),
     
147.                 //      not to across tracks or make BX overflow
     
148.                 AX = sectors - sread;
     
149.                 CX = BX + (AX << 9);
     
150.                 // TODO: I think CX!=0 can be omitted
     
151.                 if (CX overflow && CX!=0) {
     
152.                         AX = (-BX) >;>; 9;
     
153.                 }
     
154. ok2_read:
     
155.                 read_track(AL, ES:BX);
     
156.                 CX = AX;
     
157.                 AX += sread;
     
158.                 if (AX==sectors) {
     
159.                         if (head==1) track++;
     
160.                         head = 1 - head;
     
161.                         AX = 0;
     
162.                 }
     
163. ok3_read:
     
164.                 sread = AX;
     
165.                 BX += CX << 9;
     
166.                 if (BX overflow) {
     
167.                         ES += 0x1000;
     
168.                         BX = 0;
     
169.                 }
     
170.         }
     
171. }
     
172. 
     
173. ////////////////////////////////////////////////////////////////////
     
174. // read disk with (sread, track, head)
     
175. read_track(AL, ES:BX)
     
176. {
     
177.         for (;;) {
     
178.                 printf(".");
     
179. 
     
180.                 // set CX, DX according to (sread, track, head)
     
181.                 DX = track;
     
182.                 CX = sread + 1;
     
183.                 CH = DL;
     
184. 
     
185.                 DX = head;
     
186.                 DH = DL;
     
187.                 DX &= 0x0100;
     
188. 
     
189.                 try {
     
190.                         int13h/AH=02h(AL, ES:BX, CX, DX);
     
191.                         return;
     
192.                 }
     
193.                 catch (disk error) {
     
194. bad_rt:
     
195.                         print_all();
     
196.                         int13h/AH=0h(DL=0);     // reset FDC
     
197.                 }
     
198.         }
     
199. }
     
200. 
     
201. ////////////////////////////////////////////////////////////////////
     
202. // some small functions
     
203. print_all() { /* ... print out error, AX, BX, CX, DX */ }
     
204. print_nl() { /* ... print CR LF */ }
     
205. print_hex() { /* ... print the word pointed by SS:BP in hex */ }
     
206. kill_motor() { outportb(0x3F2, 0); /* turn off floppy drive motor */}
     
207. 
     
208. ////////////////////////////////////////////////////////////////////
     
209. // global variables for bootsect.S
     
210. {
     
211. sectors:
     
212.         .word 0
     
213. disksizes:
     
214.         .byte 36, 18, 15, 9
     
215. msg1:
     
216.         .byte 13, 10
     
217.         .ascii "Loading"
     
218. 
     
219. /*
     
220. http://lxr.linux.no/source/Documentation/i386/boot.txt
     
221. Offset/Size  Proto   Name            Meaning
     
222. 01F1/1  ALL     setup_sects     The size of the setup in sectors
     
223. 01F2/2  ALL     root_flags      If set, the root is mounted readonly
     
224. 01F4/2  ALL     syssize         DO NOT USE - for bootsect.S use only
     
225. 01F6/2  ALL     swap_dev        DO NOT USE - obsolete
     
226. 01F8/2  ALL     ram_size        DO NOT USE - for bootsect.S use only
     
227. 01FA/2  ALL     vid_mode        Video mode control
     
228. 01FC/2  ALL     root_dev        Default root device number
     
229. 01FE/2  ALL     boot_flag       0xAA55 magic number
     
230. */
     
231. .org 497
     
232. setup_sects:
     
233.         .byte SETUPSECS
     
234. root_flags:
     
235.         .word CONFIG_ROOT_RDONLY
     
236. syssize:
     
237.         .word SYSSIZE
     
238. swap_dev:
     
239.         .word SWAP_DEV
     
240. ram_size:
     
241.         .word RAMDISK
     
242. vid_mode:
     
243.         .word SVGA_MODE
     
244. root_dev:
     
245.         .word ROOT_DEV
     
246. boot_flag:
     
247.         .word 0xAA55
     
248. }
     
249. 
     
250. ////////////////////////////////////////////////////////////////////
     
251. // end of file
     

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boyu

好东西啊！