引导程序（操作系统课程设计）

一、实验目的

1. 对主引导记录进行理解。
2. 明白操作系统生成的过程。
3. 在U盘上实现一个可运行的引导程序。

二、实验内容

1. 用汇编语言编写一小段程序，如在屏幕上输出一个字符。（调用中断）
2. 利用命令或winhex等工具将编译好的二进制程序写入U盘的主引导记录
3. 开机，选择U盘启动，观察实验效果。
4. 进一步地，丰富前述程序的功能，如增加键盘中断，可以对键盘上的动作进行响应（如敲入某字符X，屏幕能回显即可）。
5. 再次写入引导扇区，观察实验效果

预备知识：主引导记录、操作系统的生成和初启、汇编

三、程序功能及设计思路

1. 在屏幕上显示字符

使用es（附加段寄存器）寄存器来存储和显示字符。首先，通过es寄存器指向显存地址：

mov ax,0xb800
mov es,ax
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2

由于字符和颜色是交替存储的，先指定字符：

mov byte [es:0x00],'H'
mov byte [es:0x02],'e'
mov byte [es:0x04],'l'
mov byte [es:0x06],'l'
mov byte [es:0x08],'o'
mov byte [es:0x0a],','
mov byte [es:0x0c],"u"
mov byte [es:0x0e],'b'
mov byte [es:0x10],'u'
mov byte [es:0x12],'n'
mov byte [es:0x14],'t'
mov byte [es:0x16],'u'
mov byte [es:0x18],'!'
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2. 键盘输入字符回显

累加器eax从地址0x01开始，ecx控制循环次数。每设置一个颜色后，累加器eax增加2，设置下一地址的颜色。

    mov eax, 0x01
    mov ecx, 0x19
color:
    mov byte [es:eax],0x0a
    add eax,2
    mov byte [es:eax],0x0b
    add eax,2
    mov byte [es:eax],0x0c
    add eax,2
    mov byte [es:eax],0x0d
    add eax,2
    mov byte [es:eax],0x0e
    add eax,2
    mov byte [es:eax],0x09
    add eax,2
    mov byte [es:eax],0x0f
    add eax,2
    loop color
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3. 键盘输入字符回显

通过int 16h即键盘中断，可以将键盘输入的字符放入寄存器AL中，再通过int 10h中断则可以将AL中的内容回显在屏幕上。

start:
    mov ah, 0h
    int 16h
    mov ah, 0eh
    int 10h
    jmp start
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完整的代码如下：

    org 7c00h
    mov ax,0xb800
    mov es,ax
    mov byte [es:0x00],'H'
    mov byte [es:0x02],'e'
    mov byte [es:0x04],'l'
    mov byte [es:0x06],'l'
    mov byte [es:0x08],'o'
    mov byte [es:0x0a],','
    mov byte [es:0x0c],"u"
    mov byte [es:0x0e],'b'
    mov byte [es:0x10],'u'
    mov byte [es:0x12],'n'
    mov byte [es:0x14],'t'
    mov byte [es:0x16],'u'
    mov byte [es:0x18],'!'
    mov eax, 0x01
    mov ecx, 0x19
color:
    mov byte [es:eax],0x0a
    add eax,2
    mov byte [es:eax],0x0b
    add eax,2
    mov byte [es:eax],0x0c
    add eax,2
    mov byte [es:eax],0x0d
    add eax,2
    mov byte [es:eax],0x0e
    add eax,2
    mov byte [es:eax],0x09
    add eax,2
    mov byte [es:eax],0x0f
    add eax,2
    loop color
    jmp start
start:
    mov ah, 0h
    int 16h
    mov ah, 0eh
    int 10h
    jmp start
times 510-($-$$) db 0
    db 0x55,0xaa
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四、程序运行情况

1. 软盘映像启动

用NASM将汇编程序制作成img映像文件，并用虚拟机打开：

开机，就可以看到程序中设置好的“Hello,ubuntu!”内容，字体的颜色是循环的彩色。

在键盘上输入字符，每输入一个字符就会得到即时的屏幕回显，并且回显的字符也是彩色。

2. U盘启动

用NASM将汇编程序制作成二进制的bin文件，再用WinHex写入到U盘中的前512个字节。

UEFI似乎是不能启动的，在BIOS中改用传统启动。和虚拟机中的效果基本一致。