Menu
    1. 实验题目
    2. 实验目的
    3. 实验要求
    4. 实验方案
      1. 实验环境
        1. 软件
        2. 硬件
          1. 开发环境配置
          2. 虚拟机配置
      2. 实验原理
    5. 实验过程
      1. a.asm
      2. wukos.asm
      3. 编译烧盘
      4. 运行结果
        1. 引导界面
        2. 程序 1
        3. 程序 2
        4. 程序 3
        5. 程序 4
    6. 实验总结

    加载用户程序的监控程序

    post on 18 Mar 2019 about 4351words require 15min
    CC BY 4.0 （除特别声明或转载文章外）
    如果这篇博客帮助到你，可以请我喝一杯咖啡~

    实验题目

    加载用户程序的监控程序

    实验目的

    • 掌握常用的 BIOS 调用
    • 掌握 BIOS 编程
    • 掌握加载用户程序的方法

    实验要求

    • 设计四个有输出的用户可执行程序，分别在屏幕 1/4 区域动态输出字符，如将用字符‘A’从屏幕左边某行位置 45 度角下斜射出，保持一个可观察的适当速度直线运动，碰到屏幕相应 1/4 区域的边后产生反射，改变方向运动，如此类推，不断运动；在此基础上，增加你的个性扩展，如同时控制两个运动的轨迹，或炫酷动态变色，个性画面，如此等等，自由不限。还要在屏幕某个区域特别的方式显示你的学号姓名等个人信息。
    • 修改参考原型代码，允许键盘输入，用于指定运行这四个有输出的用户可执行程序之一，要确保系统执行代码不超过 512 字节，以便放在引导扇区
    • 自行组织映像盘的空间存放四个用户可执行程序。

    实验方案

    实验环境

    软件

    • Windows 10, 64-bit (Build 17763) 10.0.17763
    • Windows Subsystem for Linux [Ubuntu 18.04.2 LTS]：WSL 是以软件的形式运行在 Windows 下的 Linux 子系统，是近些年微软推出来的新工具，可以在 Windows 系统上原生运行 Linux。
    • gcc version 7.3.0 (Ubuntu 7.3.0-27ubuntu1~18.04)：C 语言程序编译器，Ubuntu 自带。
    • NASM version 2.13.02：汇编程序编译器，通过sudo apt install nasm安装在 WSL 上。
    • Oracle VM VirtualBox 6.0.4 r128413 (Qt5.6.2)：轻量开源的虚拟机软件。
    • VSCode - Insiders v1.33.0：好用的文本编辑器，有丰富的插件。
    • hexdump for VSCode 1.7.2: VSCode 中一个好用的十六进制显示插件。

    大部分开发环境安装在 WSL 上，较之于双系统、虚拟机等其他开发方案，更加方便，也方便直接使用 Linux 下的一些指令。

    硬件

    开发环境配置

    所用机器型号为 VAIO Z Flip 2016

    • Intel(R) Core(TM) i7-6567U CPU @3.30GHZ 3.31GHz
    • 8.00GB RAM
    虚拟机配置
    • 处理器内核总数：1
    • RAM：4MB

    实验原理

    与前一个实验（「裸机控制权与引导程序」）差不多。

    1. 虚拟软盘的第一个扇区用于存储主引导程序（即监控程序），需要保证最后两个字节为55aa。验证主引导程序有效后，跳转到7c00h开始执行。
    2. 引导程序接受键盘输入，选择程序，随后从软盘加载指定程序扇区的内容到内存并跳转执行。
    3. 中断标号0x00到0x13已经具有功能，0x14到0x1f为保留标号，0x20到0xff提供给用户自定义中断。因此定义0x20h号中断用于从用户程序返回监控程序。
    4. 在用户程序的循环中需要加入软件中断int 20h，用于监测是否有键盘返回，如果有则返回监控程序，否则继续执行。

    实验过程

    a.asm

    本次实验要求写 4 个用户程序，分别是在屏幕的 4 个象限中弹来弹去。四个代码的程序几乎相同，只需要修改某些常量和变量的定义即可。这里只给出其中一个程序的代码。

    另外，本想直接用前一个实验的c.asm，却发现老师只考虑了边反射的情况，没有考虑四个角反射的情况，这会导致显示的内容从角飞出，在屏幕中乱飞。于是再次重构这段代码，使得编译后大小仅 137bytes：

    • 加载地址修改成org 0A100h，表明用户程序读入内存应从内存物理地址 0A100h 开始。
    • 重新修改横纵坐标的变化方式，改为根据运行周期自动变化。
    • 修改字符串显示方式，改为调用int 10h实现，并写了一个%macro print来简化这一过程（造轮子）,仍然支持根据行号自动变色。
    • 屏幕显示空出前两行，用于显示引导程序的提示信息。
    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65

    %macro print 4	; string, length, x, y
	mov ax, cs
	mov ds, ax
	mov bp, %1
	mov ax, ds
	mov es, ax
	mov cx, %2
	mov ah, 13h
	mov al, 00h
	mov bh, 00h
	mov bl, %3	; 根据行号自动变色
	mov dh, %3
	mov dl, %4
	int 10h
%endmacro

	N equ 12	;显示区域高度
	M equ 32	;显示区域宽度减去字符串长度
	TOP equ 2	;显示区域上端点
	LEFT equ 40	;显示区域左端点
	LENGTH equ 8	;字符串的长度
	DELAY equ 99999999
	org 0A100h
	mov ax,0B800h
	mov gs,ax	; GS = 0xB800h，文本窗口显存起始地址

myLoop:
	dec dword[count]	; 递减计数变量
	jnz myLoop	; >0：跳转
	mov dword[count], DELAY

	mov word ax, [t]	; ax = t
	mov word bx,2*N-2
	xor dx, dx	; clear dx and prepare for division
	div bx  ; dx = t mod (2N - 2)
	cmp dx, N ; compare dx and n
	jb xok  ; if (dx < n) jump xok
	sub bx, dx
	mov dx, bx ; dx = 2n - 2 - dx
xok:
	mov word[x], dx
	add word[x], TOP

	mov word ax, [t]
	mov word bx, 2*M-2
	xor dx, dx
	div bx
	cmp dx, M
	jb yok
	sub bx, dx
	mov dx, bx
yok:
	mov word [y],dx
	add word [y],LEFT

	inc word[t]
	print message, LENGTH, [x], [y]
	int 20h
	jmp myLoop
datadef:
	count dd 1
	t dw 0
	x dw 1
	y dw 0
	message db ' wu-kan '

    wukos.asm

    引导扇区的 bootloader，其功能有：

    • 显示正在运行的是哪一个程序，或是选择页面提示语。
    • 使用int 13h读取扇区，并把它放到内存合适的位置上。
    • 使用int 16h读取键盘输入，用于选择程序。

    这里遇到一个问题，就是直接使用上面自动变色的程序时没有显示。因前两行的 x 坐标恰好对应了颜色中的黑底黑字。因此修改显示颜色mov bl, 07h（黑底白字）即可。

    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84

    OffSetOfUserPrg equ 0A100h
org  7c00h
%macro print 4	; string, length, x, y
	mov ax, cs
	mov ds, ax
	mov bp, %1
	mov ax, ds
	mov es, ax
	mov cx, %2
	mov ah, 13h
	mov al, 00h
	mov bh, 00h
	mov bl, 07h	; 黑底白字
	mov dh, %3
	mov dl, %4
	int 10h
%endmacro

mov ax, 0000h
mov es, ax
mov ax, 20h
mov bx, 4
mul bx
mov si, ax
mov ax, _int20h
mov [es:si], ax
add si, 2
mov ax, cs
mov [es:si], ax
begin:
	call cls
	print msg, msglen, 0, 0
input:
	mov ah, 0
	int 16h
	cmp al, '1'
	jl input
	cmp al, '4'
	jg input
	mov [sectorNum], al
	call cls
	print msg1, msglen1, 0, 0
	print sectorNum, 1, 0, 16

	mov cl, [sectorNum]
	sub cl, '0'-1  ;从第二个扇区开始
	mov ax, cs
	mov es, ax
	mov ah, 2
	mov al, 1
	mov dl, 0
	mov dh, 0
	mov ch, 0
	mov bx, OffSetOfUserPrg
	int 13H
	jmp OffSetOfUserPrg
cls:
	mov ax, 0B800h
	mov es, ax
	mov si, 0
	mov cx, 80*25
	mov dx, 0
	clsLoop:
		mov [es:si], dx
		add si, 2
	loop clsLoop
	ret
int20h:
	mov ah, 01h
	int 16h
	jz noclick
	mov ah, 00h
	int 16h
	cmp ax, 2e03h	; 检测Ctrl + C
	jne noclick
	jmp begin
noclick:
	iret
datadef:
	msg db 'Welcome to WuKOS, press 1~4 to run a program.'
	msglen equ ($-msg)
	msg1 db 'This is program 0, press Ctrl + C to return.'
	msglen1 equ ($-msg1)
	sectorNum db '1'

    编译烧盘

    在 WSL 终端下按顺序执行下述指令。主引导程序存储在虚拟软盘的第一个扇区，第一个用户程序存储在第二个扇区，第二个用户程序存储在第三个扇区，以此类推。

    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

    nasm wukos.asm -o wukos.com
nasm a.asm -o a.com
nasm b.asm -o b.com
nasm c.asm -o c.com
nasm d.asm -o d.com
/sbin/mkfs.msdos -C wukos.img 1440
dd if=wukos.com of=wukos.img conv=notrunc
dd if=a.com of=wukos.img seek=1 conv=notrunc
dd if=b.com of=wukos.img seek=2 conv=notrunc
dd if=c.com of=wukos.img seek=3 conv=notrunc
dd if=d.com of=wukos.img seek=4 conv=notrunc

    运行结果

    引导界面

    图片描述

    程序 1

    图片描述

    显示姓名。

    程序 2

    图片描述

    显示学号。

    程序 3

    图片描述 显示邮箱。

    程序 4

    图片描述 显示博客。

    实验总结

    重写了之前的代码，没有想到本来上次已经很小的 290bytes 还能压到更小的 137bytes…

    还遇到了根据行号变色时第一行看不到输出的原因，仔细思考和查阅网上资料后发现 00h 用于表示不显示，在自动变色行号为 0 的时候就会导致看不到输出。

    现在对org 7c00h等语句有了更深的理解了。

    Loading comments...