lab1_somipp

7/25/2019 lab1_somipp

1/14

Universitatea Tehnic a Moldovei

Catedra Automatic i Tehnologii Informaionale

RaportLa Sisteme de Operare: Mecanisme interne i principii de proiectare

Lucrarea de laborator Nr.1

Tema :Dezvoltarea bootloader-ului de sistem.

A efectuat: A verificat:

st.gr. SI-131 Popov Eugen lect. asist.Ostapenco S.

Chiinu 2015


2/14

Obiective:

Dezvoltarea propriului bootloader i nscrierea acestuia pe dischet.

Condiii:

Pentru acest lucrare de laborator vom face cunostin cu limbajul de programareassembler, i vom utiliza ntreruperile BIOS pentru a nelege modul n care vom dezvolta

propriul nostru boot loader.

Ducem cont de modul in care BIOS-ul analizeaz sectoarele de pe dischet.

Sectorul citit de BIOS la ncrcarea FDD-ului(0:A) are adresa 0xAA55 ce reprezint un offset de

510bytes de pe dischet. Teoretic acesta reprezint primul sector, care l vom seta pentru

ncrcarea kernel-ului de sistem dezvoltat la urmtoarele lucrri de laborator.

Un exemplu de bootstrap este expus mai jos:

;**************************************

[BITS 16]

ORG 0

INT 0x18

TIMES 510-($-$$) DB 0

DW 0xAA55;**************************************

Atunci cnd BIOS-ul va citi boot loader-ul de pe primul sector al dischetei, codul

compilat n fiierul nostru COM va fi ncrcat pe adresa

0:07C00h, de unde propriu zis, vom suprancrca regitrii.

Deci, sarcina este de a scrie un sector de boot, asamblat ntr-un fiier binar simplu

(conform unuipunct de mai jos) ,care n final trebuie nscris pe primul sector al discului, cu

ajutorul aplicaiei voastre - dezvoltata n C++/C#, Java etc.

Sarcina:

Afiarea a 4 sau 6 mesaje pe centrul ecranului - citit minimum din 8 offset-uri.

Unul din aceste mesaje va clipi periodic cu un interval de minim 2 - 3s i i va schimba culoarea

(minim 4 culori).i celelalte mesaje se vor mica orizontal pe centrul ecranului de la dreapta spre

stnga n ciclu periodic.


3/14

Mersul lucrrii:

Se presupune c sistemul nostru de operare va lucra n regim DOS , de aceea e nevoie s

instalm o main virtual cu setrile corespunztoare.

Fig 1. Setrile mainei virtuale create

n continuare este nevoie s scriem codul nostru n limbaj de asamblare, care va fi citit de

pe dischet.

[BITS 16] ;Tells the assembler that its a 16 bit code

[ORG 0x7C00] ;Origin, tell the assembler that where the code will be in memory after it is been loaded

Prin aceast porune de cod de la nceputul programului comunicm asamblorului c

avem un cod pe 16 bii i adresa de la care va ncepe citirea codului.

Pentru realizarea sarcinii de afiare a 4 mesaje pe centrul ecranul am realizat urmtoarele

proceduri, care folosesc ntreruperile BIOS:- WriteString procedur de afiare a unui ir de caractere pe eran , care folosete funcia


4/14

0x13 a ntreruperii 0x10.

- Delay procedur de realizeare a unei reineri de 800 milisecunde , care folosete

funcia 0x86 a ntreruperii 0x15.

-

ClearScreen curarea ecranului . Funcia 0x06 a ntreruperii 0x10

-

WriteMessages procedura ce afieaz string-urile din toate 8 offset-uri la coordonataanumit a ecranului. Procedura data apeleaz procedura WriteString.

- Decrement procedura decrementeaz coordonata x a tuturor mesajelor de pe ecran .

-

RestartMessages procedura restabilete poziia mesajelor n partea extreme din dreapta.

- Divide procedura mparte contorul principal din funcia main , pentru a realiza schimba

culorii la fiecare a 8-a iteraie.

- main procedura principal , care reprezint un ciclu infinit, ce const dintr-un ir de

afiri i curiri a ecranului pentru a realizara micarea mesajelor afiate.

Programul sfrete cu urmtoarea poriune :

TIMES 510 - ($ - $$) db 0 ; se umple restul sectorului cu 0

DW 0xAA55 ; semntura sfritului bootloader-ului

Pentru compilarea codului am folosit compilatorul NASM .

Fig 2. Compilatorul NASM

Dup compilarea fierului nostru cu extensia .asm obinem fiierul .img , pe care l

nscriem pe dischet. Dup care pornim maina virtual.


5/14

Fig 2. Rezultatul boot-rii fiierului de pe dischet

Concluzii:

n urma efecturii lucrrii de laborator am fcut cunotin cu sintaxa FASM i cu

particularitile limbajului de asamblare pentru acest compilator. Am cptat abiliti practice n

realizarea unui bootloader i am studiat ntreruperile BIOS 10h i 15h i diverse funcii ale

acestora, care le-am folosit pentru realizarea sarcinii de afiare dinamic a mesajelor.


6/14

Anex

; BIOS reads 512 bytes from cylinder: 0, head: 0, sector: 1

; of bootable floppy drive, then it loads this data into

; memory at 0000:7c00h and starts the execution from the first byte.

#fasm# ; use flat assembler syntax

#make_boot#

ORG 0x7C00 ;Origin, tell the assembler that where the code will be in memory after it

is been loaded

jmp main ; Salt la punctul de intrare in program

WriteString:

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

;; Procedura de afisare a unui sir de caractere ;;

;; Functia 0x13 a intreruperii BIOS 0x10 ;;

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

mov ah, 0x13 ; Codul functiei de afisare a unui sir

mov al, 1 ; Modul de afisare

mov bh, 0x00 ; Numarul paginii

int 0x10 ; Call video interrupt

ret

Delay:

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

;; Procedura de efectuare a unei retineri ;;

;; Functia 0x86 a intreruperii BIOS 0x15 ;;

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

push ax ;Salvam

push cx ;continutul

push dx ;registrelor

mov ah, 0x86 ; Codul functiei

mov cx, 0x3 ; Durata pauzei in microsecunde (in cx bitul superior)


7/14

mov dx, 0x20 ; in dx bitul inferior (800 milisecunde)

int 0x15 ; Apelarea intreruperii BIOS

pop dx ; Restabilim

pop cx ; continutulpop ax ; registrelor

ret

ClearScreen: ; Ecranul are dimensiunea de 24x79 pixeli

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

;; Procedura de curatare a ecranului ;;

;; Functia 0x06 a intreruperii BIOS 0x10 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

push ax ; Salvam continutul

push bx ; |registrelor in starea

push cx ; in care se aflau inainte de

push dx ; apelarea functiei

mov ah, 0x06 ; Codul functiei

mov al, 0 ; Numarul de rinduri care vor fi scroll-ate (al=0 -curata ecranul)

mov bh, 0x00 ; Setarile grafice (culoarea fundalului pentru liniile curatate)

mov ch, 0 ; Rindul din care incepe curatarea

mov cl, 0 ; Coloana din care incepe curatarea

mov dh, 24 ; Rindul in care sfirseste curatarea

mov dl, 79 ; Coloana in care sfirseste curatarea

int 0x10 ; Apelarea intreruperii BIOS

pop dx ; Restabilim

pop cx ; continutul

pop bx ; registrelor

pop ax ; in starea inainte de apelare

ret


8/14

WriteMessages:

push ax ; Salvam continutul

push bx ; registrelor in starea

push cx ; in care se aflau inainte depush dx ; apelarea functiei

mov bp, str1 ; salvam offsetul mesajului in bp (Hello World!)

mov bl, 0001 ; setam codul culorii

mov cx, word[str1_len] ; incarcam in cx numarul de caractere a sirului

mov dh, 10 ; rindul din care incepe afisarea

mov dl, [str1_x] ; coloana din care incepe afisarea call WriteString

mov bp, str2 ; salvam offsetul mesajului in bp (This is )




mov dl, [str2_x] ; coloana din care incepe afisarea

call WriteString

mov bp, str3 ; salvam offsetul mesajului in bp (my new )




mov dl, [str3_x] ; coloana din care incepe afisarea (adaugam la coloana initiala lungimea

sirului afisat anterior)

call WriteString

mov bp, str4 ; salvam offsetul mesajului in bp (test OS.)



mov dh, 0xB ; rindul din care incepe afisarea




9/14

call WriteString

mov bp, str5 ; salvam offsetul mesajului in bp (Enjoy )


mov cx, [str5_len] ; incarcam in cx numarul de caractere a siruluimov dh, 12 ; rindul din care incepe afisarea


call WriteString

mov bp, str6 ; salvam offsetul mesajului in bp (it!)


mov cx, [str6_len] ; incarcam in cx numarul de caractere a siruluimov dh, 12 ; rindul din care incepe afisarea



call WriteString

mov bp, str7 ; salvam offsetul mesajului in bp (Popov )

mov bl, [color] ; setam codul culorii

mov cx, [str7_len] ; incarcam in cx numarul de caractere a sirului



call WriteString

mov bp, str8 ; salvam offsetul mesajului in bp (Eugen)

mov bl, [color] ; setam codul culorii

mov cx, [str8_len] ; incarcam in cx numarul de caractere a sirului




call WriteString

pop dx ; Restabilim

pop cx ; continutul

pop bx ; registrelor


10/14

pop ax ; in starea inainte de apelare

ret

Decrement:

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; Procedura decrementeaza coordonatele de afisare ;;

;; a mesajelor pentru a realiza miscarea acestora ;;

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

mov al, [str1_x]

sub al, 1

mov [str1_x], al

mov al, [str2_x]sub al, 1

mov [str2_x], al

mov al, [str3_x]

sub al, 1

mov [str3_x], al

mov al, [str4_x]

sub al, 1

mov [str4_x], al

mov al, [str5_x]

sub al, 1

mov [str5_x], al

mov al, [str6_x]

sub al, 1

mov [str6_x], al

ret

RestartMessages:

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

;; Procedura restabileste coordonatele mesajeor ;;

;; in pozitia extreama din dreapta ;;

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

mov byte[str1_x],62


11/14

mov byte[str2_x],56

mov byte[str3_x],64

mov byte[str4_x],71

mov byte[str5_x],64

mov byte[str6_x],69ret

Divide:

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

;; Procedura imparte contorul ciclului principal la 8 ;;

;; astfel la fiecare a 8-a iteratie se reseteaza ;;

;; contorul schimbarii culorii mesajului ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

mov ax, cx

mov bl, 8

div bl

ret

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;FUNCTIA PRINCIPALA;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

main:

mov cx, 200 ; Setam contorul ciclului principal

et:

call WriteMessages ; Afisam mesajele

cmp byte[str2_x], 0 ; Comparam pozitia mesajelor cu pozitia extrema din stinga

jnz et1 ; Daca nu am ajuns la coordonata 0 - salt la et1

call RestartMessages ; Daca am ajuns la coordonata 0 , amplasam mesajele in pozitia

extrema dreapta

et1:

call Delay ; Apelam retinerea de 800 microsecunde

call ClearScreen ; Curatim ecram

call Decrement ; Calculam coordonatele noi ale mesajelor

call Divide ; Impartim contorul cx la 8

cmp ah, 0 ; Daca restul impartirii(AH) nu este 0 - salt la et2


12/14

jnz et2

inc byte[color] ; Daca restul este 0 schimbam culoarea mesajului (la fiecarea a 8-a

iteratie)

et2:

cmp byte[color], 8 ; Daca codul culorii nu este 8 - salt la et3jnz et3

mov byte[color], 1 ; Daca codul culorii este 8 - il resetam la 1

et3:

cmp cx,1 ; Comparam contorul cx cu 1 pentru a verifica terminarea ciclului

jz main ; Daca contorul este 1 - salt la main. Reluam ciclul.

LOOP et

;Data

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

;; Definima: 4 mesaje in 8 offset-uri ;;

;; Lungimea fiecarui string ;;

;; Coordonata pe x a fiecarui string ;;

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

str1 db 'Hello World!', 0

str1_len dw 12

str1_x db 34

str2 db 'This is ' ,0

str2_len dw 8

str2_x db 0x1C

str3 db 'my new ' ,0

str3_len dw 7

str3_x db 36

str4 db 'test OS.' ,0

str4_len dw 8

str4_x db 43

str5 db 'Enjoy ' ,0

str5_len dw 6

str5_x db 36

str6 db 'it!' ,0


13/14

str6_len dw 3

str6_x db 41

str7 db 'Popov ' ,0

str7_len dw 6

str7_x db 34str8 db 'Eugen' ,0

str8_len dw 5

str8_x db 40

color db 0001

TIMES 510 - ($ - $$) db 0 ;Fill the rest of sector with 0DW 0xAA55 ;Add boot signature at the end of bootloader


14/14

Bibliogfie:

1. Stackoverflow. Unsigned division in nasm. [Resurs electronic].- Regim de acces :

http://stackoverflow.com/questions/26457647/unsigned-division-in-nasm

2. Asmcommunity. Looping in NASM. [Resurs electronic].- Regim de acces :

http://www.asmcommunity.net/forums/topic/?id=30742

3. Nasm.us. The Netwide Assembler: NASM . [Resurs electronic].- Regim de acces:

http://www.nasm.us/doc/nasmdoc4.html

4. Stackoverflow. Basic NASM bootstrap. [Resurs electronic].- Regim de acces :

http://stackoverflow.com/questions/10853425/basic-nasm-bootstrap

5. Codenet. BIOS - INT 10H: . [Resurs electronic].- Regim de

acces : http://www.codenet.ru/progr/dos/int_0009.php

6. Cyberforum. DOS, 21 Assembler.

[Resurs electronic].- Regim de acces :

http://www.cyberforum.ru/assembler/thread724827.html
http://stackoverflow.com/questions/26457647/unsigned-division-in-nasmhttp://stackoverflow.com/questions/26457647/unsigned-division-in-nasmhttp://www.asmcommunity.net/forums/topic/?id=30742http://www.asmcommunity.net/forums/topic/?id=30742http://www.nasm.us/doc/nasmdoc4.htmlhttp://www.nasm.us/doc/nasmdoc4.htmlhttp://stackoverflow.com/questions/10853425/basic-nasm-bootstraphttp://stackoverflow.com/questions/10853425/basic-nasm-bootstraphttp://www.codenet.ru/progr/dos/int_0009.phphttp://www.codenet.ru/progr/dos/int_0009.phphttp://www.cyberforum.ru/assembler/thread724827.htmlhttp://www.cyberforum.ru/assembler/thread724827.htmlhttp://www.cyberforum.ru/assembler/thread724827.htmlhttp://www.codenet.ru/progr/dos/int_0009.phphttp://stackoverflow.com/questions/10853425/basic-nasm-bootstraphttp://www.nasm.us/doc/nasmdoc4.htmlhttp://www.asmcommunity.net/forums/topic/?id=30742http://stackoverflow.com/questions/26457647/unsigned-division-in-nasm

lab1_somipp

Documents

Transcript of lab1_somipp