boot.asm
AnthemK_OS-Course-Design/资料/ORANGE’S：一个操作系统的实现/（课设参考书）光盘附带源代码/Tinix/chapter4/b/boot.asm

;%define	_BOOT_DEBUG_	; 做 Boot Sector 时一定将此行注释掉!将此行打开后用 nasm Boot.asm -o Boot.com 做成一个.COM文件易于调试

%ifdef	_BOOT_DEBUG_
	org  0100h			; 调试状态, 做成 .COM 文件, 可调试
%else
	org  07c00h			; Boot 状态, Bios 将把 Boot Sector 加载到 0:7C00 处并开始执行
%endif

;================================================================================================
%ifdef	_BOOT_DEBUG_
BaseOfStack		equ	0100h	; 调试状态下堆栈基地址(栈底, 从这个位置向低地址生长)
%else
BaseOfStack		equ	07c00h	; Boot状态下堆栈基地址(栈底, 从这个位置向低地址生长)
%endif

BaseOfLoader		equ	09000h	; LOADER.BIN 被加载到的位置 ----  段地址
OffsetOfLoader		equ	0100h	; LOADER.BIN 被加载到的位置 ---- 偏移地址
RootDirSectors		equ	14	; 根目录占用空间
SectorNoOfRootDirectory	equ	19	; Root Directory 的第一个扇区号
;================================================================================================

	jmp short LABEL_START		; Start to boot.
	nop				; 这个 nop 不可少

	; 下面是 FAT12 磁盘的头
	BS_OEMName	DB 'ForrestY'	; OEM String, 必须 8 个字节
	BPB_BytsPerSec	DW 512		; 每扇区字节数
	BPB_SecPerClus	DB 1		; 每簇多少扇区
	BPB_RsvdSecCnt	DW 1		; Boot 记录占用多少扇区
	BPB_NumFATs	DB 2		; 共有多少 FAT 表
	BPB_RootEntCnt	DW 224		; 根目录文件数最大值
	BPB_TotSec16	DW 2880		; 逻辑扇区总数
	BPB_Media	DB 0xF0		; 媒体描述符
	BPB_FATSz16	DW 9		; 每FAT扇区数
	BPB_SecPerTrk	DW 18		; 每磁道扇区数
	BPB_NumHeads	DW 2		; 磁头数(面数)
	BPB_HiddSec	DD 0		; 隐藏扇区数
	BPB_TotSec32	DD 0		; 如果 wTotalSectorCount 是 0 由这个值记录扇区数
	BS_DrvNum	DB 0		; 中断 13 的驱动器号
	BS_Reserved1	DB 0		; 未使用
	BS_BootSig	DB 29h		; 扩展引导标记 (29h)
	BS_VolID	DD 0		; 卷序列号
	BS_VolLab	DB 'Tinix0.01  '; 卷标, 必须 11 个字节
	BS_FileSysType	DB 'FAT12   '	; 文件系统类型, 必须 8个字节  

LABEL_START:	
	mov	ax, cs
	mov	ds, ax
	mov	es, ax
	mov	ss, ax
	mov	sp, BaseOfStack
	
	xor	ah, ah	; ┓
	xor	dl, dl	; ┣ 软驱复位
	int	13h	; ┛
	
; 下面在 A 盘的根目录寻找 LOADER.BIN
	mov	word [wSectorNo], SectorNoOfRootDirectory
LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN:
	cmp	word [wRootDirSizeForLoop], 0	; ┓
	jz	LABEL_NO_LOADERBIN		; ┣ 判断根目录区是不是已经读完
	dec	word [wRootDirSizeForLoop]	; ┛ 如果读完表示没有找到 LOADER.BIN
	mov	ax, BaseOfLoader
	mov	es, ax			; es <- BaseOfLoader
	mov	bx, OffsetOfLoader	; bx <- OffsetOfLoader	于是, es:bx = BaseOfLoader:OffsetOfLoader
	mov	ax, [wSectorNo]	; ax <- Root Directory 中的某 Sector 号
	mov	cl, 1
	call	ReadSector

	mov	si, LoaderFileName	; ds:si -> "LOADER  BIN"
	mov	di, OffsetOfLoader	; es:di -> BaseOfLoader:0100 = BaseOfLoader*10h+100
	cld
	mov	dx, 10h
LABEL_SEARCH_FOR_LOADERBIN:
	cmp	dx, 0										; ┓循环次数控制,
	jz	LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR	; ┣如果已经读完了一个 Sector,
	dec	dx											; ┛就跳到下一个 Sector
	mov	cx, 11
LABEL_CMP_FILENAME:
	cmp	cx, 0
	jz	LABEL_FILENAME_FOUND	; 如果比较了 11 个字符都相等, 表示找到
dec	cx
	lodsb				; ds:si -> al
	cmp	al, byte [es:di]
	jz	LABEL_GO_ON
	jmp	LABEL_DIFFERENT		; 只要发现不一样的字符就表明本 DirectoryEntry 不是
; 我们要找的 LOADER.BIN
LABEL_GO_ON:
	inc	di
	jmp	LABEL_CMP_FILENAME	;	继续循环

LABEL_DIFFERENT:
	and	di, 0FFE0h						; else ┓	di &= E0 为了让它指向本条目开头
	add	di, 20h							;     ┃
	mov	si, LoaderFileName					;     ┣ di += 20h  下一个目录条目
	jmp	LABEL_SEARCH_FOR_LOADERBIN;    ┛

LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR:
	add	word [wSectorNo], 1
	jmp	LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN

LABEL_NO_LOADERBIN:
	mov	dh, 2			; "No LOADER."
	call	DispStr			; 显示字符串
%ifdef	_BOOT_DEBUG_
	mov	ax, 4c00h		; ┓
	int	21h			; ┛没有找到 LOADER.BIN, 回到 DOS
%else
	jmp	$			; 没有找到 LOADER.BIN, 死循环在这里
%endif

LABEL_FILENAME_FOUND:			; 找到 LOADER.BIN 后便来到这里继续
	jmp	$			; 代码暂时停在这里



;============================================================================
;变量
;----------------------------------------------------------------------------
wRootDirSizeForLoop	dw	RootDirSectors	; Root Directory 占用的扇区数, 在循环中会递减至零.
wSectorNo		dw	0		; 要读取的扇区号
bOdd			db	0		; 奇数还是偶数

;============================================================================
;字符串
;----------------------------------------------------------------------------
LoaderFileName		db	"LOADER  BIN", 0	; LOADER.BIN 之文件名
; 为简化代码, 下面每个字符串的长度均为 MessageLength
MessageLength		equ	9
BootMessage:		db	"Booting  "; 9字节, 不够则用空格补齐. 序号 0
Message1		db	"Ready.   "; 9字节, 不够则用空格补齐. 序号 1
Message2		db	"No LOADER"; 9字节, 不够则用空格补齐. 序号 2
;============================================================================


;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: DispStr
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
;	显示一个字符串, 函数开始时 dh 中应该是字符串序号(0-based)
DispStr:
	mov	ax, MessageLength
	mul	dh
	add	ax, BootMessage
	mov	bp, ax			; ┓
	mov	ax, ds			; ┣ ES:BP = 串地址
	mov	es, ax			; ┛
	mov	cx, MessageLength	; CX = 串长度
	mov	ax, 01301h		; AH = 13,  AL = 01h
	mov	bx, 0007h		; 页号为0(BH = 0) 黑底白字(BL = 07h)
	mov	dl, 0
	int	10h			; int 10h
	ret


;----------------------------------------------------------------------------
; 函数名: ReadSector
;----------------------------------------------------------------------------
; 作用:
;	从第 ax 个 Sector 开始, 将 cl 个 Sector 读入 es:bx 中
ReadSector:
	; -----------------------------------------------------------------------
	; 怎样由扇区号求扇区在磁盘中的位置 (扇区号 -> 柱面号, 起始扇区, 磁头号)
	; -----------------------------------------------------------------------
	; 设扇区号为 x
	;                           ┌ 柱面号 = y >> 1
	;       x           ┌ 商 y ┤
	; -------------- => ┤      └ 磁头号 = y & 1
	;  每磁道扇区数     │
	;                   └ 余 z => 起始扇区号 = z + 1
	push	bp
	mov	bp, sp
	sub	esp, 2			; 辟出两个字节的堆栈区域保存要读的扇区数: byte [bp-2]

	mov	byte [bp-2], cl
	push	bx			; 保存 bx
	mov	bl, [BPB_SecPerTrk]	; bl: 除数
	div	bl			; y 在 al 中, z 在 ah 中
	inc	ah			; z ++
	mov	cl, ah			; cl <- 起始扇区号
	mov	dh, al			; dh <- y
	shr	al, 1			; y >> 1 (其实是 y/BPB_NumHeads, 这里BPB_NumHeads=2)
	mov	ch, al			; ch <- 柱面号
	and	dh, 1			; dh & 1 = 磁头号
	pop	bx			; 恢复 bx
	; 至此, "柱面号, 起始扇区, 磁头号" 全部得到 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
	mov	dl, [BS_DrvNum]		; 驱动器号 (0 表示 A 盘)
.GoOnReading:
	mov	ah, 2			; 读
	mov	al, byte [bp-2]		; 读 al 个扇区
	int	13h
	jc	.GoOnReading		; 如果读取错误 CF 会被置为 1, 这时就不停地读, 直到正确为止

	add	esp, 2
	pop	bp

	ret

times 	510-($-$$)	db	0	; 填充剩下的空间，使生成的二进制代码恰好为512字节
dw 	0xaa55				; 结束标志
