编写一个简单的引导加载程序(bootloader)

编写一个简单的引导加载程序(bootloader)通常用于嵌入式系统或自定义操作系统。这里,我将为你提供一个基于x86架构的简单汇编语言 bootloader 示例。这个 bootloader 将会在启动时打印一条消息到屏幕上。

使用 NASM 汇编器来编写这个 bootloader,并将其链接成可引导的磁盘镜像文件。

代码实现

bootloader.asm
asm 复制代码
section .text
    org 0x7c00          ; BIOS loads the bootloader at this memory address

start:
    mov si, welcome_msg ; Load the address of the message into SI register
    call print_string     ; Call the print_string function

    jmp $               ; Infinite loop to halt the system

print_string:
    lodsb               ; Load byte from [SI] into AL and increment SI
    or al, al           ; Check if AL is zero (end of string)
    jz done             ; If zero, jump to done
    mov ah, 0x0e        ; BIOS teletype function
    int 0x10            ; Call BIOS interrupt 10h
    jmp print_string    ; Repeat until end of string

done:
    ret                 ; Return from function

welcome_msg db 'Welcome to My Bootloader!', 0

times 510-($-$$) db 0   ; Pad with zeros to make the file 510 bytes long
dw 0xaa55               ; Magic number for bootable disk

解释

  1. org 0x7c00 : 这行指令告诉 NASM 编译器,生成的机器码应该从内存地址 0x7c00 开始。这是 BIOS 加载 bootloader 的标准位置。
  2. start:: 程序的入口点。
  3. mov si, welcome_msg : 将欢迎消息字符串的地址加载到 SI 寄存器中。
  4. call print_string : 调用 print_string 函数来打印字符串。
  5. jmp $: 无限循环,防止程序继续执行到未定义的内存区域。
  6. print_string:: 定义了一个函数来打印字符串。
  7. lodsb : 从 [SI] 地址处加载字节到 AL 寄存器,并递增 SI
  8. or al, al : 检查 AL 是否为零(字符串结束符)。
  9. jz done : 如果 AL 为零,则跳转到 done 标签。
  10. mov ah, 0x0e : 设置 AH 寄存器为 0x0e,这是 BIOS 中断 10h 的字符输出功能。
  11. int 0x10: 触发 BIOS 中断 10h 来显示字符。
  12. jmp print_string: 重复直到字符串结束。
  13. done:: 字符串打印完成后返回。
  14. ret: 返回调用者。
  15. welcome_msg db 'Welcome to My Bootloader!', 0: 定义了欢迎消息字符串。
  16. times 510-($-$$) db 0: 填充剩余空间以使整个扇区达到 510 字节。
  17. dw 0xaa55 : 写入引导扇区的魔数 0xaa55,表示这是一个有效的引导扇区。

构建和运行

你需要安装 NASM 汇编器来编译这个程序。如果你还没有安装 NASM,可以通过以下命令安装:

在 Ubuntu 上:

sh 复制代码
sudo apt-get install nasm

在 macOS 上:

sh 复制代码
brew install nasm

然后,按照以下步骤构建和运行 bootloader:

  1. 编译汇编代码:

    sh 复制代码
    nasm -f bin bootloader.asm -o bootloader.bin
  2. 创建一个虚拟磁盘镜像并写入 bootloader:

    sh 复制代码
    dd if=/dev/zero of=disk.img bs=512 count=2880
    dd if=bootloader.bin of=disk.img conv=notrunc
  3. 使用 QEMU 启动虚拟磁盘镜像:

    sh 复制代码
    qemu-system-i386 -fda disk.img

这将会打开一个 QEMU 窗口,并显示 "Welcome to My Bootloader!" 的消息。

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