【OS学习笔记】八实模式:编写主引导扇区代码-另一种更高效的写法

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上一篇文章，我们用比较原始的方法编写了主引导扇区的代码。点击链接查看上一篇文章：编写主引导扇区代码

本片文章将学习以下内容：

用一种不同的分段方法，从另一个不同的的角度理解处理器的分段内存访问机制
使用循环和条件转移指令来优化上一篇文章的主引导扇区代码

文章目录

1、代码清单
2、代码分析
3、编译运行
4、总结

1、代码清单

首先先贴上代码。50行代码，不长。看到汇编不要害怕！！！后面会一步一步分析这个汇编代码的每一条指令的意思。

		 ;代码清单6-1
         ;文件名：c06_mbr.asm
         ;文件说明：硬盘主引导扇区代码
         ; 
      
         jmp near start
         
  mytext db 'L',0x07,'a',0x07,'b',0x07,'e',0x07,'l',0x07,' ',0x07,'o',0x07,\
            'f',0x07,'f',0x07,'s',0x07,'e',0x07,'t',0x07,':',0x07
  number db 0,0,0,0,0
  
  start:
         mov ax,0x07c0  ;设置数据段基地址 
         mov ds,ax
         
         mov ax,0xb800     ;设置附加段基地址，也就是将ES寄存器指向显存的起始地址 
         mov es,ax
         
         cld                   ;方向清零标志，将DF标志位清零，代表传送是正向的
         mov si,mytext        ;SI与DS组成数据段的地址 DS:SI 代表数据的真实物理地址                
         mov di,0             ;DI与ES组成显存的物理地址 ES:DI 代表显存的真实物理地址
         mov cx,(number-mytext)/2   ;实际上等于 13
         rep movsw            ;循环movsw，直到cx寄存器内容为0（rep指令代表反复传送）
     
         ;得到标号所代表的偏移地址
         mov ax,number
         
         ;计算各个数位
         mov bx,ax
         mov cx,5               ;循环次数 
         mov si,10              ;除数 
  digit: 
         xor dx,dx
         div si
         mov [bx],dl            ;保存数位
         inc bx 				  ;使bx寄存器里的值加1
         loop digit
         
         ;显示各个数位
         mov bx,number 		 ;将number的汇编地址传送给BX寄存器
         mov si,4              ;bx+si 得到字符串的每一个字符，SI从4递减到0，这是由于要先显示万位上的数字
   show:
         mov al,[bx+si]
         add al,0x30			;得到它对应的ASCII码
         mov ah,0x04		    ;对应的颜色属性
         mov [es:di],ax		;AX中是一个完整的字，前8位是显示属性值，后8位是字符的ASCII码
         add di,2	  ;DI寄存器在之前用过，现在在“Label offset:” 字符串后面，刚好我们想让number的汇编地址在这里显示
         dec si	      ;SI-1,从number代表的汇编地址的万位到个位，dec指令会影响SF标志位，当SI寄存器的值为0的时候，SF的标志位置1
         jns show	 ;判断SF标志位是否为0，当SF标志位不为0，继续执行show处的代码。当SF标志位为0，则跳过这条指令执行下一条指令。
         
         mov word [es:di],0x0744	;高字节0x07是黑底白字的属性，低字节0x44是字符‘D’的ASCII码

         jmp near $   				;相当于 infi: jmp near infi

  times 510-($-$$) db 0           ; 计算512字节中，需要填满的字节有哪些。
                   db 0x55,0xaa   ;一个有效的主引导扇区，最后两字节必须是0x55 0xaa

2、代码分析

坚持看完，一定能看懂！！！

8行-9行：这里声明了非指令的数据。一般来说，所有处理器指令都是按顺序存放，在他们中间不允许夹杂非指令的数据。但是如果有办法让处理器不执行这些数据，则又另当别论。如第6行的代码。

这两行声明的是要在显示屏上显示的数据："Label offset: ",其中0x07是每个字符的显示属性值。

6行：它是一条转移指令。让处理器跳转到标号start处开始执行。这就避开了数据区。
13-14行：设置数据段的基地址。DS代表数据段的基地址。

这里为什么是0x07c0呢？

由上几篇文章学过的知识知道，主引导扇区程序加载时，被加载到的位置是0x0000:0x7c00.也就是物理地址：0x07c00 这其实就是将整个物理地址空间看成是基地址0x0000，偏移地址0x7c00的分段方式。

这样的话，CPU每次访问内存的时候总是要加上0x7c00这个偏移地址。但是程序中一般访问内存的指令非常多，每一条都加上0x7c00很不现实。

但是Intel处理器的分段策略很灵活。逻辑地址0x0000:0x7c00对应的物理地址是0x07c00 ，而该地址又是另一个逻辑地址0x07c0：0x0000的地址。如下图是以两个逻辑段的视角看待同一个内存区域。

我们可以将512字节的区域看成是一个单独的段。段的基地址是：0x07c0 段长512字节。注意，该段的最大长度是64KB，但是这里我们实际上只用了512字节。尽管BIOS是将主引导扇区加载到物理地址0x07c00处，但是我们却可以认为它是从0x07c0：0x0000处开始加载的。

所以13-14行将数据段寄存器DS指向0x07c0

16-17行：使附加段寄存器ES的内容指向显存的基地址0xb800
19-23行：循环movsw，直到cx寄存器内容为0（rep指令代表反复传送）。这里是循环将DS:SI所指向的数据传送到ES:DI所指定的显示缓冲区。

循环movsw与movsb指令执行时，将DS:SI所指向的数据传送到ES:DI所指定地址。同时每传送一次，CX寄存器的内容减一。

rep代表循环movsw，直到寄存CX的内容为0为止。所以22行中，计算出数据的字节数，并将其传送到CX寄存器。

20行将SI指向数据区的首地址，SI与DS组成数据段的地址 DS:SI 代表数据的真实物理地址

21行将0给DI寄存器，DI与ES组成显存的物理地址 ES:DI 代表显存的真实物理地址。很明显，我们是从显存的0偏移地址开始存数据。

19行，方向清零标志，将DF标志位清零，代表传送是正向的。**正向的意思是传送操作的方向是从内存的低地址端到搞地质端。**很明显我们是正向传送。

26行：我们还是想像上一篇文章一样，显示字符串后将number这个标号的数值显示出来。所以先将number标号的汇编地址传送给AX寄存器保存。后面会用。
29-37行：还记得上一篇文章是如何分解number的各个数位的么？如果不记得，请点击链接查看：上一篇文章上一篇文章是一个一个分解然后保存的。这里有所改变。使用了循环，可以让我们少写很多代码。这里就不多说了，不懂的看上一篇文章，这个循环也很好理解，loop这个指令将循环次数CX减一，指导CX等于0为止。
40-49行：显示标号number的汇编地址的各个数位。同理，如何显示各个数位，可以查看上一篇文章。这里只是将重复的代码，写成了循环的形式。

jns这个指令判断SF标志位是否为0，当SF标志位不为0，继续执行show处的代码。当SF标志位为0，则跳过这条指令执行下一条指令。

dec指令会影响SF标志位，当SI寄存器的值为0的时候，SF的标志位置1

这里唯一需要注意的是低端字节序传送的时候，寄存器的低字节传送到显示缓冲区的低地址部分，寄存器的高字节传送到显示缓冲区的高地址部分。如下图所示：