30天自制操作系统-day01

从计算机结构到汇编程序

进入智能专业的第一个实验，开始写博客来记录一些知识总结和注意点吧。下面的内容主要是按照教材的板块来划分，每一个标题下面总结了该部分的一些知识点的梳理，希望能对看到的人有点点帮助，也给自己一个记录的地方吧。

先动手操作

 二进制编辑器（BZ）
用来对二进制数进行直接编辑的软件。打开BZ后直接输入二进制代码即可。以下为几种基本操作：
“00”的多数输入：选中一部分“00”，edit-copy，进行复制粘贴完成。
保存文件：file-save as，推荐保存为.img格式。完成软盘映像文件的制作。
打开文件：file-open。（如果要编辑打开的文件，则选择edit-read only，进入编辑模式）。
 向磁盘写入映像文件的准备-tolset
tolset包含了一些后期开发中需要用到的工具，具体使用如下：
1、在tolset文件夹下创建新的操作文件夹，命名清晰（如示例helloos0）。
2、将之前保存的映像文件（.img）放入该文件夹下，并将tolset下的z_new_w的子文件夹中的!cons_9x.bat和!cons_run.bat两个文件复制到刚刚新建的文件夹中。
3、该文件夹下创建文本文件，并将后缀改为.bat，并编辑输入以下内容：
Copy helloos.img …\z_tools\qemu\fdimage0.bin
…\z_tools\make.exe -C …/z_tools/qemu
同样的步骤创建install.bat，并输入：
…\z_tools\imgtol.com w a: helloos.img
 测试操作系统软件的PC模拟器-QEMU
电脑没有安装软驱，且购买软盘不方便，所以采用QEMU这一PC模拟器来运行写好的类似操作系统的这个软件，具体操作如下:
QEMU的打开运行：打开事先复制入文件夹的!cons_9x.bat或!cons_run.bat文件，输入run指令即可。

究竟做了什么

这一部分主要对开发操作系统的原理进行了几方面的解释，具体内容如下：
 CPU到底能做什么
CPU，即*处理单元。只能与其他电路进行电信号交换，且对于电信号，只能理解ON和OFF两种状态，无法理解一些具象的事物，比如经常用到的文字、声音等。因此CPU只是负责执行电信号对应的指令，并对电信号进行输出。
 二进制数0和1
0和1可以分别代表电信号中的OFF和ON，可以通过将文字等内容编码后转化为二进制，就能转化为CPU可以处理的电信号。软盘的原理也是如此，将0和1转化为磁极的N极和S极，因此只用0和1这样的二进制数字就可以写出映像文件。
 映像文件里面为什么不全是0和1
编写时因为二进制表示位数过长，所以改用每四位转换为一个十六进制数的方式，缩短了代码的长度，降低了编写难度。计算机业界普遍使用十六进制数。

初次体验汇编程序

这一部分内容主要实践了如何完成一个汇编程序的编写，以下是编写过程中的一些注意问题及指令解读：
 汇编程序的书写及保存
在编译器中书写完成的汇编代码呈现如下：

观察可以发现，汇编代码和之前书写的二进制代码的内容一致，但汇编代码前面有前缀0x-，二进制代码只有单纯的数字（数字前面加上0x就变成十六进制数，不加0x是十进制数）。但这种方法编写的程序长度太长，耗时且占用空间大。这就需要加入指令的使用来简化代码。
 汇编代码中的指令（部分）
DB指令：define byte的缩写，往文件里直接写入1字节的指令。
RESB指令：reserve byte的缩写，RESB 10这一指令的含义是：从现在的地址开始空出10个字节，且nask（编译器）会自动在空出的部分填充上0x00，这就极大的节省了输入大量0x00的时间。

润色加工

这一部分主要是将之前繁琐的代码进行润色和调整，使其可读性增强，更加清晰，教材中给出的示例代码如下：


这一部分是标准FAT12格式软盘专用的一段代码。

这一部分是程序的主体部分。

以下给出几种指令的解释：
 DW：define word，16位
 DD：define double-word，32位
 （dollar符号）：代表一个变量，表示这一行现在的字节数。例如程序中的语句：
RESB 0x1fe-$
因为在这一行之前已经输出了132个字节，因此这里的dollar符号代表132，所以该指令是在计算从此处到0x1fe处有多少字节，用RESB指令结合nask功能全部填充为0x00，实现了从当前位置到指定位置0x00的填充。
采用dollar变量表示而不直接用数字表示的原因是，$是变量，可以表示任意位置之前的输出字节数目，因此可以进行任何位置上的该操作，只需一行相同的代码即可实现，比具体数字效率更高。

创新设计

尝试修改二进制代码中显示出来的文字部分内容，以达到修改程序运行后显示内容个性化的目的，具体操作及截图如下：
 修改二进制代码：
通过查找ASCII码表，对照出想要修改文字的十六进制码，写入映像文件中，如下：

 修改后运行测试结果如下：


如图所示，修改成功。

第一次开始写CSDN记录学习生活，希望以后可以在这里记下自己更多的学习经历，也希望这里可以记录自己的一次次进步和成长，所以就加油吧！