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  • 编写一个可以自行启动的计算机,不需要在现有操作系统环境中运行的程序

    一、相关资料

         系统启动初始化完成后最终调用19h,该中断读取软盘的第一扇区或硬盘的第一扇区到0:7c00开始的512个字节的内存空间中,并将cs:ip指向0:7c00执行。

    更详细参考王爽汇编语言第二版,课程设计2,p.312

    二、设计思路

        将安装程序分为三个段,

    1、第一个段为安装程序,负责将第二个段写入第一扇区,第三个段写入2-17扇区;
    
    2、第二个段是主引导程序,存在于软盘第一扇区,由BIOS的19h中断读取到0:7c00开始的内存单元中,并执行0:7c00的第一行代码。这一段的任务是将软盘2-17扇区的数据读入内存,并执行。(这里读入到了2000:0开始的内存中)
    
    3、第三个段是系统程序,存放所有引导所需的程序和子程序

    三、详细设计

    assume cs:setupsg
    
    ;安装程序
    ;将引导所需的程序写入到软盘
    setupsg segment
    assume cs:setupsg
    setup:
     ;主引导程序安装到第一扇区
     mov ax,initsg
     mov es,ax
     mov bx,0
     
     mov al,1
     mov ch,0
     mov cl,1
     mov dl,0
     mov dh,0
     
     mov ah,3
     int 13h
     
     ;子程序安装到从第2扇区开始的扇区
     mov ax,syssg
     mov es,ax
     mov al,15
     mov cl,2
     
     mov ah,3
     int 13h
     
     ;安装结束,返回
     mov ax,4c00h
     int 21h
     
    setupsg ends
    
    
    ;主引导程序
    ;包含所有子程序的直接定址表,扇区加载程序,菜单
    initsg segment
    assume cs:initsg
    init:
     call loadsys
     
     mov ax,2000h
     push ax
     mov ax,0
     push ax
     retf
     
    
    loadsys:
     mov ax,2000h  ;软盘数据读取到2000:0
     mov es,ax
     mov bx,0
     
     mov al,15  ;读取的扇区数
     mov ch,0  ;0磁道
     mov cl,2  ;2扇区
     mov dl,0  ;0号驱动器
     mov dh,0  ;0面
     
     mov ah,2
     int 13h
     
     ret
    
    
    initsg ends
    
     
    
    ;子程序
    ;包含所有菜单需要调用的子过程
    syssg segment
    assume cs:syssg
    
    ;菜单显示功能
    menu:
     jmp near ptr menushow
     menudata dw offset md0,offset md1,offset md2,offset md3,offset md4,offset md5
     md0 db "------ welcome ------",0
     md1 db "1) reset pc",0
     md2 db "2) start system",0
     md3 db "3) clock",0
     md4 db "4) set clock",0
     md5 db "copyright @ 2010 Shiying,Inc.All rights reserved.",0
     systable dw sys_restart,sys_disksys,sys_showclock,sys_setclock
    menushow:
     mov dh,5
     mov dl,30
     mov bp,0
     mov ax,cs
     mov ds,ax
     mov cx,5
    menushow_s:
     push cx
     mov si,menudata[bp]
     mov cl,02h
     call sys_showstr
     add bp,2
     add dh,2
     pop cx
     loop menushow_s
     mov si,offset md5
     mov dh,23
     mov dl,28
     mov cl,02h
     call sys_showstr
     
     
    ;处理用户输入
    sys_input:
     mov ah,0
     int 16h
     mov bx,0
     mov bl,al
     mov al,30h
     sub bl,al ;ascii转换为序列号
     sub bl,1 ;1-4转换为0-3
     
     cmp bx,0
     jb cycle
     cmp bx,3
     ja cycle
     add bx,bx
     call word ptr systable[bx]  ;调用菜单功能
     
    cycle:
     jmp short sys_input
     
     
    ;重启计算机
    sys_restart:
     mov ax,0ffffh
     push ax
     mov ax,0h
     push ax
     retf
     
    
    ;从硬盘引导
    sys_disksys:
     call cls
     
     mov ax,0h  ;硬盘数据读取到0:7c00
     mov es,ax
     mov bx,7c00h
     
     mov al,1  ;读取的扇区数
     mov ch,0  ;0磁道
     mov cl,1  ;1扇区
     mov dl,80h  ;c盘
     mov dh,0  ;0面
     
     mov ah,2
     int 13h
     
     mov ax,0h
     push ax
     mov ax,7c00h
     push ax
     retf
    
    
    ;显示时钟
    sys_showclock:
     call cls
     jmp short clockread
    clockdata:
     clockstr dw offset cl1,offset cl2,offset cl3
     clockcolor db 02h
     cl1 db '00/00/00 00:00:00',0
     cl2 db 'press ESC return menu!',0
     cl3 db 'press F1 change color!',0
     cltable db 9,8,7,4,2,0
    clockread:
     mov si,0        ;si指向'yy/mm/dd hh:mm:ss'的首地址
     mov di,0        ;di指向9,8,7,4,2,0的首地址
     mov cx,6        ;循环次数
    clockread_s:
     push cx
     mov al,cltable[di]    ;从CMOS中读出年份的BCD码
     out 70h,al        
     in al,71h
     mov ah,al        ;al中位读出的数据
     mov cl,4        
     shr ah,cl        ;ah中为年份的十位数
     and al,00001111b    ;al中为年份的个位数
     add ah,30h        ;把数值转换为对应的ASCII码
     add al,30h        ;同上
     mov byte ptr cl1[si],ah    ;把读出的时间写入
     mov byte ptr cl1[si+1],al
     add si,3
     inc di
     pop cx
     loop clockread_s
    clockprint:
     mov dh,6
     mov dl,30
     mov bp,0
     mov ax,cs
     mov ds,ax
     mov cx,3
    clockprint_s:
     push cx
     mov si,clockstr[bp]
     mov cl,clockcolor[0]  ;将颜色值赋值给cl
     call sys_showstr
     add bp,2
     add dh,2
     pop cx
     loop clockprint_s
     mov ah,1 ;调用16h中断的1号功能(非阻塞)
     int 16h
     cmp al,1bh ;判断是否为ESC
     je clockreturn ;若是ESC,回到菜单
     cmp ah,3bh ;判断是否为F1
     je changecolor
     jmp short clockread
    clockreturn:
     call cls
     mov ah,0    ;16h中断的1号功能不会清除键盘缓冲区,下次读取还会读出
     int 16h     ;调用0号功能清除一次
     jmp near ptr menu
    changecolor:
     inc clockcolor
     mov ah,0    ;16h中断的1号功能不会清除键盘缓冲区,下次读取还会读出
     int 16h     ;调用0号功能清除一次
     jmp near ptr clockread
     
    
    ;设置时钟
    sys_setclock:
     jmp short setclock
     setclockdata db 'Please input time like "yy/mm/dd hh:mm:ss"',0
     setsuccess   db  'Set clock successful! Press any key return...',0
    setclock:
     call cls
     mov dh,6
     mov dl,20
     mov cl,02h
     mov ax,cs
     mov ds,ax
     mov si,offset setclockdata
     call sys_showstr
     call getstr 
     call settime
     mov dh,10
     mov dl,20
     mov cl,02h
     mov ax,cs
     mov ds,ax
     mov si,offset setsuccess
     call sys_showstr
     mov ah,0
     int 16h
     call cls
     jmp near ptr menu
    
    
    ;ds:si指向时间字符串
    settime:
     jmp short seting
     settable db 9,8,7,4,2,0
    seting:
     mov bx,0
     mov cx,6
    settime_s:
     mov dh,ds:[si]
     inc si
     mov dl,ds:[si]
     add si,2
     mov al,30h
     sub dl,al
     sub dh,al
     shl dh,1
     shl dh,1
     shl dh,1
     shl dh,1
     or dl,dh
     mov al,settable[bx]
     out 70h,al
     mov al,dl
     out 71h,al
     inc bx
     loop settime_s
     ret
     
    ;子程序:接收字符串
    getstr:
     push ax
    getstrs:
     mov ah,0
     int 16h
     cmp al,20h
     jb nochar
     mov ah,0
     call charstack
     mov ah,2
     mov dh,8
     mov dl,25
     call charstack
     jmp getstrs
    nochar:
     cmp ah,0eh
     je backspace
     cmp ah,1ch
     je enter
     jmp getstrs
    backspace:
     mov ah,1
     call charstack
     mov ah,2
     call charstack
     jmp getstrs
    enter:
     mov al,0
     mov ah,0
     call charstack
     mov ah,2
     call charstack
     pop ax
     ret
     
     
    ;子程序:字符串入栈,出栈和显示
    ;参数:(ah)=功能号,0入栈,1出栈,2显示
    ;  ds:si指向字符栈空间,对于0号功能,(al)表示入栈字符
    ;  1号功能,(al)返回的字符,对于2号功能,(dh)(dl)字符串在屏幕显示的行列位置
    charstack:
     jmp short charstart
     table dw charpush,charpop,charshow
     top  dw 0
    charstart:
     push bx
     push dx
     push di
     push es
     cmp ah,2
     ja sret
     mov bl,ah
     mov bh,0
     add bx,bx
     jmp word ptr table[bx]
    charpush:
     mov bx,top
     mov [si][bx],al
     inc top
     jmp sret
    charpop:
     cmp top,0
     je sret
     dec top
     mov bx,top
     mov al,[si][bx]
     jmp sret
    charshow:
     mov bx,0b800h
     mov es,bx
     mov al,160
     mov ah,0
     mul dh
     mov di,ax
     add dl,dl
     mov dh,0
     add di,dx
     mov bx,0
    charshows:
     cmp bx,top
     jne noempty
     mov byte ptr es:[di],' '
     mov byte ptr es:[di+1],02h
     jmp sret
    noempty:
     mov al,[si][bx]
     mov es:[di],al
     mov byte ptr es:[di+2],' '
     mov byte ptr es:[di+1],02h
     inc bx
     add di,2
     jmp charshows
    sret:
     pop es
     pop di
     pop dx
     pop bx
     ret
     
    
    ;显示0结尾的字符串
    ;参数:dh=行号,dl=列号,cl=颜色,ds:si指向字符串首地址
    sys_showstr:
     push ax
     push cx
     push dx
     push si
     push bp
     push es
     mov ax,0b800h
     mov es,ax
     mov al,80*2 ;80*2*行号
     mul dh
     mov dh,0
     add dx,dx ;列号*2
     add ax,dx
     mov bp,ax
    showstr_s:
     mov ch,ds:[si]
     cmp ch,0
     je showstr_return
     mov es:[bp],ch
     inc bp
     mov es:[bp],cl
     inc bp
     inc si
     jmp short showstr_s
    showstr_return:
     pop es
     pop bp
     pop si
     pop dx
     pop cx
     pop ax
     ret
     
    
    ;清屏
    cls:
     mov ax,0b800h
     mov ds,ax
     mov bx,0
     mov cx,24*80*2
    cls_s:
     mov byte ptr ds:[bx],0
     add bx,2
     loop cls_s
     mov bx,1
    resetcol:
     mov byte ptr ds:[bx],07h
     add bx,2
     loop resetcol
     ret
     
     
    syssg ends
    
    
    ;安装过程的第一行指令
    end setup

    四、测试过程

    1、测试工具

         测试使用Sun VirtualBox虚拟机和仿真虚拟软驱(http://download.csdn.net/source/2209509

    a)安装仿真虚拟软驱以后,我的电脑中会模拟出一个本地磁盘A,可以像真的软盘一样对其进行读写等
    b)在windows命令行下对程序进行编译连接,执行后引导代码写入到软盘中

    c)新建一个虚拟机,使用软盘A引导,启动虚拟机

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