Gerenciador de Boot Simples

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1 Gerenciador de Boot Simples Este tutorial é uma simples caminhada através de um Gerenciador de Boot Hello World. Este, como qualquer outro gestor, tem que obedecer a algumas regras. Termos utilizados: BIOS - Um pedaço de código, que é embutido. Isto testa se o hardware está presente e tem algumas funções embutidas que podem ser chamados usando interrupções. Interrupções - É uma chamada para uma função embutida(building) / procedimento Hexadecimal sistema de numeração com base Refira a números hexadecimais em Asm colocando um "h" depois ou 0x antes. Decimal Sistema de numeração normal, mais conhecido. Base 10. Regras: 1) Deve ter 512bytes de tamanho! Isto é porque a BIOS vai automaticamente carregar o primeiro setor do disco na memória. (Disco de inicialização está definido na BIOS, na configuração normal é ter que arrancar a partir do drive de disquete e não que o disco rígido). 2) Deve terminar com a assinatura do bootloader, '55 AA' Onde fica o gerenciador de inicialização carregado na memória? Em hexadecimal, ele é carregado para 7C00. Em decimal é carregado para (eu acho) Por que isso? Bem, o computador possui uma série de coisas especiais armazenadas no início da memória que você ainda vai conhecer e aprender sobre. Pessoalmente, eu só tenho uma vaga idéia do que fica entre 0 e INT 0x10: INT 0x10 é a interrupção de vídeo da BIOS. Todas as interrupções relacionadas a tela são feitas com essa interrupção. Então, como você os utiliza? Bem, você tem que ter certos valores em certos registradores para utilizá-los: AH 0x0E Teletype mode (This number must be used to tell the BIOS to put a character on the screen) AL caractere ASCII para o display

2 BH Número de página (Para a maior parte de nosso trabalho, será 0x00) BL Atributo de Texto (Para a maior parte de nosso trabalho, será 0x07) modifique este valor para cores diferentes, etc. Então, assim que os registros estiverem no lugar, você deve chamar a interrupção. Instalando o boot loader: Todos os boot loaders deste documento podem ser copiados e testador por você (exceto o primeiro). Mas sobre sua responsabilidade. É necessário uma CPU compatível com x86. (basicamente AMD/Intel, maioria dos Pcs domésticos 286/286/ Um disquete para instalar o setor de boot e o compilador NASM. Em nosso caso, necessitaremos de um emulador de arquitetura x86 e o compilador nasm. Os passos são: 1. Criar o arquivo assembler do boot loader e preenche-lo com o conteúdo referente; 2. Compilar com NASM, ex: nasm arquivo.asm ; 3. Verificar se o arquivo compilado tem exatamente 512bytes; 4. Instalar o boot loader no disquete (no nosso caso, virtual): dd if=arquivo_gerado bs=512 of=floppy.img 5. e bootar a máquina: qemu -fda floppy.img -boot a Exemplos: boot loader que não faz nada: (Não copie e execute este exemplo) ; Início sessão [BITS 16] [ORG 0x7C00] ; Diz ao compilador para fazer isso em geração de código ; de 16 bits ; Origem, informa ao compilador onde o código estará na ; memória depois de ser carregado (em hexadecimal) ; Final sessão ; Preencha o resto do etor com zeros ; Adicione a assinatura ao final Ok então o que este exemplo faz? Bem, ele não faz nada! Pelo menos nada de importante para comentar. Deixe-me explicar, uma parte que você deve ser capaz de compreender através dos comentários do código. Mesmo assim, o final da sessão é um pouco confuso.

3 Lê-se assim: 510 vezes (Início dessa instrução - Início do programa), com 0's $ Representa o início da instrução $$ Representa o início do programa db significa definir byte - um byte é 8 bits, um bit pode ser 0 ou um 1. Por alguma razão, a assinatura tem de ser escrita desta forma! Isto preenche os últimos bytes do gerenciador de inicialização com 55AA (este é um número hexadecimal) Sem essa assinatura, a BIOS não vai reconhecer isso como um disquete de boot! Setor de boot em loop sem final: [BITS 16] ; código de 16 bits [ORG 0x7C00] ; Origem do código definida para 7C00 main: jmp $ ; label principal (Não é realmente necessário agora, porém depois) ; Salta para o início da instrução (nunca terminando o loop) ; Uma alternativa seria 'jmp main' que teria exatamente o mesmo ; efeito. ; Final da sessão Portanto, agora o que isso representa? Isso coloca o carregador em um loop contínuo. Isto é útil? Mais ou menos. Você vai ver algo na tela? Nada... coisa de BIOS apenas Copie este código e teste, não será interessante ainda, porém é o primeiro passo do gerenciador de boot. Character on the screen boot loader: [BITS 16] ; geração de código de 16 bits [ORG 0x7C00] ; Origem da localização 7C00 ; Programa principal main: ; principal do rótulo do programa mov ah, 0x0E ; Este número é o número da função na BIOS para funcionar. ; Esta função é para colocar caractere na função tela mov bh, 0x00 ; número de página ;deixe-a assim para a maioria do trabalho que vamos fazer

4 mov bl, 0x07 ; cor do texto (Controla o fundo e o primeiro plano e ; possivelmente outras opções) ; 07 = texto de fundo branco, preto. ; (Sinta-se livre para brincar com esse valor, ; pois não deve prejudicar nada) mov al, 65 ; Isso deve (em teoria) colocar um valor em ASCII para ser ; exibido. (Este não é o caminho normal para fazer isso) int 0x10 ; Chamada a interrupção de vídeo da BIOS. jmp $ ; Coloque-o em um loop contínuo para pará-lo correndo dentro ; da memória de execução, limpando qualquer lixo que pode encontrar lá. ; Fim da sessão ; Preenche o resto do setor com zeros ; assinatura de Boot Agora você verá um caractere aparecendo na tela. Armazenado dados: Se você já usou linguagem de montagem antes deste texto/código e seções de dados. Pois bem, no carregador não temos os mesmos casos. Então onde é que vamos colocar os dados? Bem, nós teremos que encontrar algum lugar que não será executado como parte do programa e colocar os dados lá (e procedimentos). Isto é tanto no início do gerenciador de boot com uma instrução jmp usada para ignorá-los quando quando o boot loader inicia. Ou, no final, onde nunca o gestor de arranque vai. [BITS 16] ; geração de código de 16 bits [ORG 0x7C00]; origem do programa. (Posição inicial) ; Programa principal main: ; Colocando um rótulo que define o início do programa principal call PutChar ; Execute o procedimento jmp $ ; Coloque o programa em um ciclo interminável ; Tudo aqui está fora do programa principal ; Procedimentos PutChar: mov ah, 0x0E mov bh, 0x00 mov bl,0x07 mov al,65 int 0x10 ret ; Label do procedimento ; Coloque o número da função char (Elevado) ; número de página (Ignorar por enquanto) ; atributo normal ; código de caracteres ASCII ; Interrupção de execução ; Voltar ao programa principal ; Esta informação nunca é executada, nem mesmo como um procedimento

5 ; Dados TestHugeNum dd 0x00 TestLargeNum dw 0x00 TestSmallNum db 0x00 ; Este pode ser um número muito grande (1 palavra dupla) ; Até o hex ffffffff ; Isso pode ser um bom número bem grande (1 palavra) ; Até o hex ffff ; Este pode ser um número pequeno (1 byte) ; Até o hex ff TestString db 'Test String',13,10,0 ;Esta é uma string (pode ser bem longa) ; Final da sessão ; zero para o resto do setor ; assinatura Bootloader Execute este código de boot também. O que ele faz? Exatamente o mesmo de antes, colocando alguns valores na memória, e colocando o código responsável por um caractere na tela por um procedimento. A principal coisa que vai olhar incomum é a linha: TestString db 'Test String ", 13,10,0 Como isso é apenas um db (byte)? Bem, não é, mas TestString armazena apenas a localização de memória e não os dados. E a referência de localização da string pode ser armazenada em um byte. O que acontece com os números no final? 13 ASCII para Retorno 10 ASCII para Nova Linha (Os dois juntos fazem iniciar o texto seguinte na linha seguinte) 0 Não faz nada, mas será mais tarde utilizado como um marcador para o fim da cadeia O resto do código que você deve compreender a partir de seus comentários. Escrevendo toda a string: [BITS 16] [ORG 0x7C00] ; geração de código de 16 bits ; local de origem ; Programa Principal main: ; Label para o programa principal mov ax,0x0000 ; configuração dos dados do registo do segmento ; Localização dos dados é DS: Offset mov ds,ax ; Isto não pode ser carregado diretamente, ; tem que ser em 2 passos ; 'mov ds, 0x0000' não irá funcionar devido a limitações na CPU mov si, HelloWorld ; Carrega a string dentro da posição para o procedimento

6 call PutStr jmp $ ; Chama/Inicia o procedimento ; loop sem final ; Procedimentos PutStr: ; Label/Início do Procedimento ; Configura os registros para a chamada de interrupção mov ah,0x0e ; A função para mostrar o caractere (teletype) mov bh,0x00 ; Número de página mov bl,0x07 ; Atributo normal de texto.nextchar lodsb ; Label interno ; (necessário para continuar o loop para o próximo caractere) ; LOaD String Block ; Checa pelo final 0 da string or al,al ; Define zero para a bandeira se al = 0 jz.return ; Se o sinalizador zero foi definido ir até o fim do processo. ; bandeira zero fica definido quando uma instrução ; retorna 0 como resposta. int 0x10 ; Executa a interrupção de vídeo na BIOS jmp.nextchar ; Voltar o ciclo ao topo.return ; Label para o final do loop ret ; Retorna para o programa principal ; Dados HelloWorld db 'Hello World',13,10,0 ; Final da sessão ; Preenche o resto com zeros ; Assinatura do Boot loader Ok, agora isso vai colocar 'Olá Mundo' na tela. Fonte: < Autor: Daniel Rowell Faulkner Tradução e Adaptação: Jacson RC Silva