代码阅读报告（1）
涂李傲 2010013234软01
目录
1：阅读内容
2：代码阅读
2.1 asm.h
2.2 bootasm.s
2.3 x86.h
2.4 elf.h
2.5 bootmain.c
3：操作系统启动引导的流程分析
4：简答题
5：阅读心得
1：阅读内容
本次阅读包含以下几个文件：
asm.h：是bootasm.s汇编文件所需要的头文件，主要是一些与X86保护模式的段访问方式相关的宏定义。
bootasm.s：定义并实现了bootloader最先执行的函数start，此函数进行了一定的初始化，完成了从实模式到保护模式的转换，并调用bootmain.c中的bootmain函数。
types.h：包含一些无符号整型的缩写定义。
x86.h：一些用GNU C 嵌入式汇编实现的C 函数。
elf.h：定义了ELF 文件的结构。
bootmain.c：定义并实现了bootmain 函数。
2：代码阅读
2.1.asm.h
该文件是bootasm.s汇编文件所需要的头文件，主要是一些段描述符的宏定义。
（1）敛容
#define SEG_NULLASM \
.word 0, 0; \
.byte 0, 0, 0, 0 \
代码功能：把段（长度为8字节）基地址和大小都置为0（感觉有点像null~），然后在bootasm.h中的
gdt:
SEG_NULLASM # null g
调用了这个函数，构建了空段。
（2）
#define SEG_ASM(type,ba,lim) \
.word (((lim) >> 12) & 0xffff), ((ba) & 0xffff); \可爱女孩头像萌图片
.byte (((ba) >> 16) & 0xff), (0x90 | (type)), \
(0xC0 | (((lim) >> 28) & 0xf)), (((ba) >> 24) & 0xff)
代码功能：定义了长度为8字节的一般段。
（3）
#define STA_X 0x8 // Executable gment
#define STA_E 0x4 // Expand down (non-executable gments)
瘦肚子方法
#define STA_C 0x4 // Conforming code gment (executable only)
#define STA_W 0x2 // Writeable (non-executable gments)
#define STA_R 0x2 // Readable (executable gments)cpu过高
#define STA_A 0x1 // Accesd
定义了段的六种类型
2.2.bootasm.s
该文件保存于硬盘设备的第一个扇区中，在开机的时候由BIOS加载到物理内存的0x7C00~0x7CFF处，然后在”real mode”下开始执行，此时有%CS=0 %IP=0x7C00
（1）
start:
cli # Disable interrupts
此处开始进入start函数，先发出一条指令“cli”，那么它的用处是关闭中断。这里我的理解是BIOS就像一个小的CPU，它自己会产生中断，但是这个时候BIOS已经运行完了，如果放任这些中断存在的话就会给硬件提供“interrupt handlers”，但是这个时候存在“interrupt handlers”是不安全的，所以我们要关闭中断，等到x86准备好了再重新恢复中断。
（2）
xorw %ax,%ax # Segment number zero
movw %ax,%ds # -> Data Segment
movw %ax,%es # -> Extra Segment
movw %ax,%ss # -> Stack Segment
由于在BIOS中寄存器的值是不可知的，所以为了后面能够正常运行，在这里需要将寄存器进行初始化，这样代码就很直观了。就是先将寄存器%ax置为0，再将0值赋给%ds，%es和%ss
（3）
ta20.1:
inb $0x64,%al # Wait for not busy
testb $0x2,%al
jnz ta20.1
movb $0xd1,%al # 0xd1 -> port 0x64
outb %al,$0x64
ta20.2:
inb $0x64,%al # Wait for not busy
testb $0x2,%al
jnz ta20.2
movb $0xdf,%al # 0xdf -> port 0x60
outb %al,$0x60
无可替代的英文
根据x86相关文档，gment:offt模式可以表示21位的物理地址，但是 Intel 8088 只支持 20位内存地址，但是通过段-偏移方式可以支持21位内存地址。这样一来 Intel 8088 会将自动丢弃最高位的数据从而出现错误。IBM为了避免这个问题，于是提供了一种兼容方式：当键盘控制器输出端口的第 2位为低位时， A20始终清零，而当其置为高位时，A20可以正常使用。
在这段代码中通过检测0x64寄存器中的第二位是否为1来判断键盘缓存中是否有数据。当键盘空闲（第二位为0时）的时候向0x64寄存器中写入0xd1（表示下一个写入 0x60 端口的数据将被置于 8042 键盘控制器的输出端口），向0x60寄存器中写入0xdf（将键盘控制端口的第二位置为1）打开A20地址线，这样就可以使用21位地址啦！
群管理员
（4）
lgdt gdtdesc
movl %cr0, %eax
orl $CR0_PE, %eax
movl %eax, %cr0
第一行的作用是将GDT的地址设置为gdtdesc。一旦装载了GDT 寄存器，扇区就会通过将CR0_PE 装入寄存器cr0开启“protected mode”。后面三行的作用则是置%cr0 寄存器的 PE 位。$CR0_PE=1，因此，这三行是置%cr0 寄存器的第 0 位为 1，该位为 0 时，CPU 运行于“real mode”，为 1 时，CPU 运行于“protected mode”。当第四行执行完成后，CPU 就运行在保护模式下了。
（5）莫尔道嘎
ljmp $(SEG_KCODE<<3), $start32
这一行因为有很长的注释，所以显得很直观。由于在进入“protected mode”的时候不会让系统进入32位模式，所以设置这么一个触发事件，将程序从16位转换到32位模式下。
（6）
start32:
# Set up the protected-mode data gment registers
movw $(SEG_KDATA<<3), %ax # Our data gment lector
movw %ax, %ds # -> DS: Data Segment
movw %ax, %es # -> ES: Extra Segment
movw %ax, %ss # -> SS: Stack Segment
movw $0, %ax # Zero gments not ready for u
movw %ax, %fs # -> FS
movw %ax, %gs # -> GS
连连看20合1 这一块的作用和bootasm.s最前面一块的作用基本是类似的，就不多说了。
（7）
movl $start, %esp
call bootmain
将$start的地址（0x7C00）赋值给%esp寄存器，将0x7C00设置为栈顶，之后栈指针就会从 0x7c00 开始递减，而不会覆盖掉启动扇区的代码。而后面那一行就要开始调用bootmain函数了，这个函数到目前为止还没有出现，所以我会在后面详细说。
（8）
movw $0x8a00, %ax # 0x8a00 -> port 0x8a00
movw %ax, %dx
outw %ax, %dx
movw $0x8ae0, %ax # 0x8ae0 -> port 0x8a00
outw %ax, %dx
pin:
jmp spin
这段代码从boot.pdf上来看好像是用来处理错误的，一般情况下我们不会调用，而一旦调用就会出现死循环，这个时候有这么一句话：“A real boot ctor might attempt to print an error message first”。估计这样的直接结果就是重新启动计算机吧……
好的，现在我们已经把bootasm.s给过了一遍，感觉总体上和boot.pdf讲的差不多，接下来我们来看看几个头文件~
2.3 x86.h
该头文件包含了嵌入式汇编的C函数，供 C程序使用汇编指令。由于在第一次作业中不是所有定义过的函数都出现了，所以下面我只介绍在bootmain.c中被用到的函数；
（1）
staticinline uchar
inb(ushort port)
{
uchar data;
asm volatile("in %1,%0" : "=a" (data) : "d" (port));
