《30天自制操作系统》19_day_学习笔记

harib16a:
　　这一部分，我们在系统中实现读取文件内容的命令type。在windows中，输入“type 文件名”，在Linux中，输入“cat 文件名”都可以显示文件的内容。我们先来看看如何读取文件本身的内容。这一节的前面部分，笔者花了大量篇幅去寻找文件内容在内存中的位置得到了以下规律：
　1、clustno 表示文件从哪个扇区开始放:

• HARIBOTE.SYS　　02 00 -> clustno = 0x0002 :0x004200
•        IPL10.NAS　　39 00 -> clustno = 0x0039 :0x00b000
•        MAKE.BAT　　3F 00 ->  clustno = 0x003F :0x00bc00

　2、磁盘映像中的地址 = clustno * 512 +0x003e00
　　　  好了接下来我们修改CMD任务中的内容

void console_task(struct SHEET *sheet, unsigned int memtotal)
{    //.....
    char s[30], cmdline[30], *p;
    //.....
    for (;;) {
            //.....
                    } else if (cmdline[0] == 't' && cmdline[1] == 'y' && cmdline[2] == 'p' &&
                            cmdline[3] == 'e' && cmdline[4] == ' ') {
                        /* type命令 */
                        /* 准备文件名 */
                        for (y = 0; y < 11; y++) {
                            s[y] = ' ';
                        }
                        y = 0;
                        for (x = 5; y < 11 && cmdline[x] != 0; x++) {//从cmdline[30]的第5个字符开始，将文件名写到数组s中
                            if (cmdline[x] == '.' && y <= 8) {
                                y = 8;
                            } else {
                                s[y] = cmdline[x];
                                if ('a' <= s[y] && s[y] <= 'z') {
                                    /* 将小写字母换成大写字母，因为镜像中写的文件信息都是大写字母 */
                                    s[y] -= 0x20;
                                } 
                                y++;
                            }
                        }
                        /* 寻找文件 */
                        for (x = 0; x < 224; ) {　　　　　　 　　//在224个文件段信息里面找
                            if (finfo[x].name[0] == 0x00) {　　//第一字节为0x00，表示这一段不包含文件信息
                                break;
                            }
                            if ((finfo[x].type & 0x18) == 0) {//包含信息
                                for (y = 0; y < 11; y++) {　　//该段的文件名信息和S数组比较
                                    if (finfo[x].name[y] != s[y]) {
                                        goto type_next_file; //不想等，不是这个文件，
                                    }
                                }
                                break; /* 找不到文件 */
                            }
                            type_next_file:    //继续往下找
                            x++;
                        }
                        if (x < 224 && finfo[x].name[0] != 0x00) {
                            /* 找到文件的情况，x为文件的段号 */
                            y = finfo[x].size; //文件的大小
                                        　　　　//文件内容在内存中的位置
                            p = (char *) (finfo[x].clustno * 512 + 0x003e00 + ADR_DISKIMG);
                            cursor_x = 8;　　　 //用来记录是否到达行尾，行首初始化为8
                            for (x = 0; x < y; x++) {
                                /* 逐字输出 */
                                s[0] = p[x];
                                s[1] = 0;
                                putfonts8_asc_sht(sheet, cursor_x, cursor_y, COL8_FFFFFF, COL8_000000, s, 1);
                                cursor_x += 8;
                                if (cursor_x == 8 + 240) { 　　　　//到达最右端后换行
                                    cursor_x = 8;
                                    cursor_y = cons_newline(cursor_y, sheet);//换行
                                }
                            }
                        } else {
                            /* 没有找到文件的情况，输出提示信息File not found.换行 */
                            putfonts8_asc_sht(sheet, 8, cursor_y, COL8_FFFFFF, COL8_000000, "File not found.", 15);
                            cursor_y = cons_newline(cursor_y, sheet);
                        }
                        cursor_y = cons_newline(cursor_y, sheet);
                    } 
            //.....
        }
}

harib16b：
　　我们发现系统中的type命令无法对制表符、换行、回车进行相应的操作和处理；笔者首先给出了这三个特殊字符的字符编码，接着Windows和Linux中的换行符进行了比较，最后作者决定用以下编码来表示这三个特殊字符:

• 0x09......制表符：这里设定4个空格的长度为一个制表符
• 0x0a......换行符：换行
• 0x0d......回车符：忽略

　　按照上述字符编码，修改CMD任务:

void console_task(struct SHEET *sheet, unsigned int memtotal)
{    //.....
    for (;;) {
            //.....
                    } else if (strncmp(cmdline, "type ", 5) == 0) {　　　　//只比较前面的5个字符
                            //......
                                if (s[0] == 0x09) {    　　　　　　　　　　　/* 制表符 */
                                    for (;;) {
                                        putfonts8_asc_sht(sheet, cursor_x, cursor_y, COL8_FFFFFF, COL8_000000, " ", 1);
                                        cursor_x += 8;
                                        if (cursor_x == 8 + 240) {
                                            cursor_x = 8;
                                            cursor_y = cons_newline(cursor_y, sheet);
                                        }
                                        if (((cursor_x - 8) & 0x1f) == 0) {//CMD窗口宽度为8个像素笔者规定的一个制表符是4个字符，因此是32个像素的值
                                            break;   　　　　　 /* 被32整除break */
                                        }
                                    }
                                } else if (s[0] == 0x0a) {    /* 换行 */
                                    cursor_x = 8;
                                    cursor_y = cons_newline(cursor_y, sheet);
                                } else if (s[0] == 0x0d) {    /* 回车 */
                                    　　　　 /* 这里暂时不进行任何操作 */
                                } else {    /* 按照一般的字符进行显示操作 */
                                    putfonts8_asc_sht(sheet, cursor_x, cursor_y, COL8_FFFFFF, COL8_000000, s, 1);
                                    cursor_x += 8;
                                    if (cursor_x == 8 + 240) {
                                        cursor_x = 8;
                                        cursor_y = cons_newline(cursor_y, sheet);
                                    }
                                }
                            }
                        } 
            //.....
    }
}

harib16c：
　　type命令有时无法正确显示文件的内容。而且如果文件大小超过了512字节，也会出现问题。怎么存储大于512字节的内容呢？我们来看看FAT和clustno.
　　FAT（file allocation table)：文件分配表，用来记录文件在磁盘中存放位置的表。它位于从0柱面、0磁头、2扇区开始的9个扇区中，在磁盘映像中相当于0x000200-0x0013ff。微软已经对这个FAT进行了压缩，我们将数据以3个字节为一组进行解压缩：规则如下：ab ce ef ->dab efc；微软将FAT看作是很重要的磁盘信息，为此在磁盘中放了两份FAT：0x000200-0x0013ff和0x001400-0x0025ff。

　　

　　clustno：表示文件从哪个扇区开始放

• HARIBOTE.SYS 　　02 00 -> clustno = 0x0002 :0x004200
• IPL10.NAS 　　　　 39 00 -> clustno = 0x0039 :0x00b000
• MAKE.BAT 　　　　 3F 00 -> clustno = 0x003F :0x00bc00

　　以HARIBOTE.SYS为例，读取文件内容顺序如下
　　　　1、clustno = 0x0002;读取从clustno * 512 +0x003e00开始的512字节的内容
　　　　2、clustno = FAT(clustno) = 3;读取从clustno * 512 +0x003e00开始的512字节的内容
　　　　3、clustno = FAT(clustno) = 4;读取从clustno * 512 +0x003e00开始的512字节的内容
　　　　4、依次类推，直到clustno = FAT(clustno) = （FF8-FFF）表示文件尾部
　　我们根据上面的原理和信息来写程序

void console_task(struct SHEET *sheet, unsigned int memtotal)
{    //......
    int *fat = (int *) memman_alloc_4k(memman, 4 * 2880);
    //将FAT信息解压缩到fat数组中。。。
    file_readfat(fat, (unsigned char *) (ADR_DISKIMG + 0x000200));
    for (;;) {
            //.......
                     else if (strncmp(cmdline, "type ", 5) == 0) { //type命令
                        //......
                        if (x < 224 && finfo[x].name[0] != 0x00) { //第x段有文件信息
                            p = (char *) memman_alloc_4k(memman, finfo[x].size);//分配一块和文件大小相同的内存p
                            //file_loadfile将文件中的内容都入到上面分配的内存中
                            file_loadfile(finfo[x].clustno, finfo[x].size, p, fat, (char *) (ADR_DISKIMG + 0x003e00));
                            cursor_x = 8; 　　　　　　　　　　　　　　//接下来和以前的一样，只不过这里要显示的文件内容都在数组P中
                            for (y = 0; y < finfo[x].size; y++) { //遍历文件（大小为finfo[x].size）
                                s[0] = p[y];
                                s[1] = 0;
                                //.....
                                //这里处理特殊字符，制表符，换行，回车（看一部分）！
                            }
                            memman_free_4k(memman, (int) p, finfo[x].size);//用完了之后把分配的内存p释放掉
                        } 
            //......
    }
}

void file_readfat(int *fat, unsigned char *img){ //将FAT信息解压缩到fat中|规则如下：ab ce ef ->dab efc 
    int i, j = 0;
    for (i = 0; i < 2880; i += 2) {
        fat[i + 0] = (img[j + 0]      | img[j + 1] << 8) & 0xfff;
        fat[i + 1] = (img[j + 1] >> 4 | img[j + 2] << 4) & 0xfff;
        j += 3;
    }
    return;
}

void file_loadfile(int clustno, int size, char *buf, int *fat, char *img)
{    //将文件的内容都写到分配的内存中buf
    int i;
    for (;;) {
        if (size <= 512) {
            for (i = 0; i < size; i++) {
                buf[i] = img[clustno * 512 + i];
            }
            break;
        }
        for (i = 0; i < 512; i++) {
            buf[i] = img[clustno * 512 + i];
        }
        size -= 512;
        buf += 512;
        clustno = fat[clustno];
    }
    return;
}

harib16d:
　　我们到这里发现代码量已经比较大了，读起来比较吃力，下面我们来对代码进行一下整理：

• • 窗口相关函数->winsows.c
  • 命令行窗口相关函数->console.c
  • 文件相关的函数->

　　整理后，工程代码变得清晰了很多，虽然内容没有什么变化。

harib16e:
　　前面我们已经能够读取文件的内容了，下面我们要尝试着运行应用程序。我们从下面最简单的开始，将下面四行汇编代码保存为hlt.nas，接着用nask进行汇编，生成hlt.hrb(就是haribote的缩写，这里我们用了自己定义的扩展名.hrb）。之后将hlt.hrb写到镜像中，再用前面编写的file_loadfile将hlt.hrb的内容放到一个大小相等的临时变量中p中（相当于一个缓冲区），接着把这个临时变量p加载到GDT的某个段中，最后调用farjmp()执行GDT中这个段中的程序hlt.hrb。怎么样，原理是不是很容易，下面我们看看代码具体怎么做的。

;hlt.nas 4行的汇编代码，我们将要汇编的源程序
[BITS 32]
fin:
    HLT
    JMP fin

void console_task(struct SHEET *sheet, unsigned int memtotal)
{    //.....
    for(;;)
    {    //....
                    else if (strcmp(cmdline, "hlt") == 0) {
                        /* 接收到了hlt字符串 */
                        for (y = 0; y < 11; y++) {
                            s[y] = ' ';//s初始化
                        }
                        s[0] = 'H';
                        s[1] = 'L';
                        s[2] = 'T';
                        s[8] = 'H';
                        s[9] = 'R';
                        s[10] = 'B';
                        for (x = 0; x < 224; ) {
                            if (finfo[x].name[0] == 0x00) {
                                break;　　　//找到第一个没有文件信息的片段（片段号退出时为X）
                            }
                            if ((finfo[x].type & 0x18) == 0) {　　  //有文件信息的片段
                                for (y = 0; y < 11; y++) {
                                    if (finfo[x].name[y] != s[y]) {//文件不是hlt.hrb文件
                                        goto hlt_next_file;　　　　 //跳转
                                    }
                                }
                                break; 　　/* 文件是hlt.hrb文件，BREAK */
                            }
                            hlt_next_file://这里继续循环，找下一个文件是不是hlt.hrb
                            x++;
                        }
                        if (x < 224 && finfo[x].name[0] != 0x00) {
                            /* 找到了hlt.hrb */
                            p = (char *) memman_alloc_4k(memman, finfo[x].size);//分配一块和文件hlt.hrb大小相同的内存p
                            //把这块内存写到GDT的1003号中（这里一般是空闲的，可以写东西
                            file_loadfile(finfo[x].clustno, finfo[x].size, p, fat, (char *) (ADR_DISKIMG + 0x003e00));
                            set_segmdesc(gdt + 1003, finfo[x].size - 1, (int) p, AR_CODE32_ER);
                            farjmp(0, 1003 * 8);　　　　　　　　　　  　　　　　　   //任务切换，这里会加载TR寄存器到GDT的1003号，执行
                            memman_free_4k(memman, (int) p, finfo[x].size);　　  //执行完成后，释放掉内存p
                        } else {
                            /* 没有找打文件hlt.hrb，输出提升信息 "File not found."*/
                            putfonts8_asc_sht(sheet, 8, cursor_y, COL8_FFFFFF, COL8_000000, "File not found.", 15);
                            cursor_y = cons_newline(cursor_y, sheet);
                        }
                        cursor_y = cons_newline(cursor_y, sheet);
                    } 
        //.....
    }
}