Linux 0.00 的編譯、運行、源碼下載：
http://blog.csdn.net/longintchar/article/details/78757065
Linux 0.00 Makefile 解讀：
http://blog.csdn.net/longintchar/article/details/78857966
Linux 0.00 代碼解析——boot.s：
http://blog.csdn.net/longintchar/article/details/78766916

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Linux-0.00的代碼分為兩部分——boot.s和head.s.

boot.s采用as86語言編寫，是引導啟動程序，先把內核代碼加載到物理地址0x10000處，然后把內核代碼移動到物理地址0處，接下來設置臨時GDT表等信息，再把處理器設置成保護模式，最后跳轉到內核代碼處（0地址）運行。

head.s是內核代碼，采用GNU as匯編語言編寫，實現了2個運行在特權及3上的任務，它們在時鐘中斷控制下相互切換運行，一個在屏幕上打印“A”，另一個在屏幕上打印“B”。

本文要分析的是head.s。請注意，這段代碼在運行的時候，它的起始位置在物理地址0處。

1. 設置DS，ES，SS，ESP

SCRN_SEL = 0x18 TSS0_SEL = 0x20 LDT0_SEL = 0x28 TSS1_SEL = 0X30 LDT1_SEL = 0x38

SCRN_SEL等都是符號常量，代表某選擇子的值，這樣寫可讀性好。相當于c語言中的#define SCRN_SEL 0x18.

.code32 .global startup_32 .text startup_32:movl $0x10,%eaxmov %ax,%ds

.code32 是我自己加的，不然編譯會報錯。這句偽指令告訴編譯器，下面的代碼要編譯成32位代碼。
.global 表示標識符是外部的或者全局的。
.text 標識正文段的開始，并切換到text段。

movl $0x10,%eax ， 0x10是數據段（在boot.s文件中定義）的選擇子，此數據段的基地址為0，界限值是0x7FF（10進制2047），粒度4KB；因為粒度是4KB，所以段長度是（2047+1）*4KB=8MB；DPL=0，向上擴展，可讀可寫。
mov %ax,%ds ，加載ds。

lss init_stack,%esp

init_stack處有6個字節，見

init_stack: # Will be used as user stack for task0..long init_stack.word 0x10

這是一個遠指針，前4個字節是偏移，后2個字節是段選擇子，這句代碼表示用偏移加載esp，用數據段選擇子0x10加載ss.

2. setup_idt

此過程用于在IDT（中斷描述符表）中安裝中斷門。代碼是

setup_idt:lea ignore_int,%edxmovl $0x00080000,%eaxmovw %dx,%ax /* selector = 0x0008 = cs */movw $0x8E00,%dx /* interrupt gate - dpl=0, present */lea idt,%edimov $256,%ecx rp_sidt:movl %eax,(%edi)movl %edx,4(%edi)addl $8,%edidec %ecxjne rp_sidtlidt lidt_opcoderet

中斷門描述符

中斷門描述符如下圖：

下面是低32位（代碼中用eax存儲），上面是高32位（代碼中用edx存儲）。

可以看出，中斷門定義了一個長指針（段選擇符：過程入口點偏移值），當發生中斷的時候，處理器使用這個長指針把程序執行權轉移到中斷處理過程中。

在edx和eax中組裝中斷門描述符

lea指令是取有效地址（偏移值）。lea ignore_int,%edx表示把ignore_int處的有效地址傳給edx. 注意，是取ignore_int處的偏移地址，而不是ignore_int處存儲的內容。這樣，過程入口點偏移值31-16組裝完畢。
movl $0x00080000,%eax， 段選擇符（=0x08，索引1，內核代碼段）組裝完畢。
movw %dx,%ax, 過程入口點偏移值15-0組裝完畢。
movw $0x8E00,%dx edx的低16位組裝完畢。

中斷處理過程就是ignore_int，用于在屏幕上打印一個’c’.

ignore_int:push %dspushl %eaxmovl $0x10, %eaxmov %ax, %ds #上一行和此行用內核數據段加載dsmovl $67, %eax #打印字符'c'，實際上用AL來傳參call write_char #調用過程 write_charpopl %eaxpop %dsiret

注意：write_char這個過程沒有指定DS，但是確引用了DS，比如指令movl scr_loc, %ebx. 所以在調用write_char之前，一定要給DS賦合適的值。

write_char這個過程，我已經在代碼后面添加了注釋。

write_char:push %gspushl %ebxmov $SCRN_SEL, %ebx #SCRN_SEL是顯存段的選擇子mov %bx, %gs #gs指向顯存段movl scr_loc, %ebx #scr_loc處存放的是顯示位置shl $1, %ebx #ebx*2，得到偏移，因為一個字符用2個字節來描述movb %al, %gs:(%ebx) #al中是字符的ASCII碼，屬性用默認的shr $1, %ebx #還原ebxincl %ebx #ebx自增1，算出下一個位置cmpl $2000, %ebx #比較ebx和2000jb 1f #若 ebx < 2000 則跳轉到1movl $0, %ebx #說明ebx==2000,因為位置只有0~1999，所以把ebx置為0 1: movl %ebx, scr_loc #把ebx存入scr_loc處，更新顯示位置popl %ebxpop %gsret

可以看出，write_char的功能是把AL中的字符打印到屏幕上。
位置由scr_loc處存儲的4字節的值指定（實際上取值0~1999），打印后更新位置(計數加1)。

scr_loc:.long 0 #代碼中留出了4字節存放位置

填寫IDT

lea idt,%edi表示把idt處的有效地址加載到edi.

idt標號處的代碼是：

.align 8 idt: .fill 256,8,0

fill偽指令的格式是
.fill repeat,size,value
表示產生repeat個大小為size字節的重復拷貝。size最大是8，size字節的值是value.
所以，.fill 256,8,0表示產生8*256字節，全部用0填充。IDT最多可有256個描述符，每個描述符占8個字節。

mov $256,%ecx rp_sidt:movl %eax,(%edi)movl %edx,4(%edi)addl $8,%edidec %ecx #當ecx為0時，會使ZF=0jne rp_sidt #若ZF！=0則跳轉到rp_sidt

Intel語法的間接內存引用的格式為：
section：[base + index * scale + displacement]
而在AT&T語法中對應的形式為：
section：displacement (base, index, scale)
其中，base和index是任意的32-bit base和index寄存器。scale可以取值1，2，4，8。如果不指定scale值，則默認值為1。section可以指定任意的段寄存器作為段前綴，默認的段寄存器在不同的情況下不一樣。

舉例：

IntelAT&T

[base + index * scale + displacement]	section：displacement(base, index, scale)
[eax + _variable]	_variable(%eax)
[eax * 4 + _array]	_array(, %eax, 4)
[ebx + eax * 8 + _array]	_array(%ebx, %eax, 8)

所以，movl %eax,(%edi)表示把eax的值傳送到地址edi處，即用eax填充IDT表的0~3字節；movl %edx,4(%edi)表示把edx的值傳送到地址[edi+4]處，即用edx填充IDT表的4~7字節；這樣，IDT表中第0個中斷門就安裝好了。同理，循環安裝，一共是256個中斷門。

加載IDTR

lidt lidt_opcode 加載IDTR寄存器，lidt_opcode處定義了6個字節。前2字節是界限值，界限值是表的總長度減去1；后4字節是IDT的線性基地址。因為本文件運行時的起始地址就在物理地址0處，所以線性基地址就是idt表示的值。

lidt_opcode:.word 256*8-1 # idt contains 256 entries.long idt # This will be rewrite by code.

3. setup_gdt

這個過程就一句話

setup_gdt:lgdt lgdt_opcoderet

加載GDTR寄存器。
看一下 lgdt_opcode 處都有什么：

lgdt_opcode:.word (end_gdt-gdt)-1 .long gdt # This will be rewrite by code.

前2字節是GDT的界限值，后4字節是GDT的線性基地址。

gdt:.quad 0x0000000000000000 /* NULL descriptor */.quad 0x00c09a00000007ff /* 8Mb 0x08, base = 0x00000 */.quad 0x00c09200000007ff /* 8Mb 0x10 */.quad 0x00c0920b80000002 /* screen 0x18 - for display */.word 0x0068, tss0, 0xe900, 0x0 # TSS0 descr 0x20.word 0x0040, ldt0, 0xe200, 0x0 # LDT0 descr 0x28.word 0x0068, tss1, 0xe900, 0x0 # TSS1 descr 0x30.word 0x0040, ldt1, 0xe200, 0x0 # LDT1 descr 0x38 end_gdt:

一共定義了8個段描述符。

索引號選擇子描述符類型基地址段界限粒度PDPL備注

0	-	空描述符	-	-	-	-	-	-
1	0x08	代碼段	0	0X7FF	4KB	1	0	內核代碼段，非一致性，可讀
2	0x10	數據段	0	0X7FF	4KB	1	0	內核數據段，向上擴展，可寫
3	0x18	數據段	0XB8000	0X2	4KB	1	0	內核顯存段，向上擴展，可寫
4	0x20	TSS段	tss0	0X68	1B	1	3	任務0的TSS段，不忙
5	0x28	LDT段	ldt0	0X40	1B	1	3	任務0的LDT描述符
6	0x30	TSS段	tss1	0X68	1B	1	3	任務1的TSS段，不忙
7	0x38	LDT段	ldt1	0X40	1B	1	3	任務1的LDT描述符

4. 重新加載段寄存器

因為GDT的內容改變了，所以應該重新加載所有段寄存器。

movl $0x10,%eax # reload all the segment registersmov %ax,%ds # after changing gdt. mov %ax,%esmov %ax,%fsmov %ax,%gslss init_stack,%esp

注意：因為內核代碼段和boot.s文件中的定義一樣，所以不用重新加載CS

5. 設置定時芯片8253

關于這個定時芯片可以參考我的博文http://blog.csdn.net/longintchar/article/details/78885556

Intel 8253芯片是可編程計數器/定時器。該芯片提供了3個獨立的16位計數器通道，每個通道可以工作在不同的工作方式下。通過向8253寫入一個控制字和一個初始計數值，就可以使它開始計數。

控制字格式如下圖：

代碼中寫入的控制字是0x36,選中通道0，先讀寫低字節再讀寫高字節，工作方式3，采用二進制計數。
通道0的端口是0x40, 先向其寫入初始計數值的低字節，再寫入初始計數值的高字節。

假設N為初始計數值。在工作方式3下，方波的頻率是輸入時鐘頻率的N分之一，又因為計數器的輸入時鐘頻率是1.193180MHz=1193180Hz，所以

1193180/N = 方波的頻率（Hz）

movl $11930, %eax表示計數值N=11930，1193180/11930約等于100,
所以方波的頻率是100Hz,周期是10ms,也就是10ms產生一個方波上升沿，此上升沿可以產生中斷請求，即10ms產生一次中斷。

# setup up timer 8253 chip.movb $0x36, %al # al中是控制字movl $0x43, %edx # 端口是0x43outb %al, %dx # 把al中的控制字寫入端口0x43movl $11930, %eax # timer frequency 100 HZ movl $0x40, %edx # 端口是0x40outb %al, %dx # 先寫低字節movb %ah, %al # 再寫高字節outb %al, %dx

【未完待續】

與50位技術專家面對面20年技術見證，附贈技術全景圖

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux0.00 代码解析（二）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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