nasm - ORG指令后设置段寄存器

Question

我目前正在关注 a tutorial on OS development ，其中包括对引导加载程序的讨论。

我的引导加载程序当前处于 16 位实模式，因此，我能够使用提供的 BIOS 中断(例如 VGA 视频中断等)。

BIOS 提供视频中断 0x10 (即视频电传输出)。视频中断有功能0x0E ，它允许我在屏幕上打印一个字符。

这是这个基本的引导加载程序:

org     0x7c00              ; Set program start (origin) address location at 0x7c00.
                            ; This program is loaded by the BIOS at 0x7c00.
bits    16                  ; We live in 16-bit Real Mode.

start:  
        jmp loader

bootmsg     db      "Welcome to my Operating System!", 0        ; My data string.

;-------------------------------------------------------
;   Description:    Print a null terminating string
;-------------------------------------------------------
print:
    lodsb                   ; Load string byte at address DS:SI and place in AL.
                            ; Then, increment/decrement SI as defined by the Direction Flag (DF) in FLAGS.
    or      al, al          ; Set the zero flag - is AL zero?
    jz      printdone       ; Check if this is the null byte
    mov     ah, 0eh
    int     10h
    jmp     print
printdone:
    ret

loader:
    ;|---------- Related to my question ----------|
        xor     ax, ax
        mov     ds, ax
        mov     es, ax
    ;|--------------------------------------------|

    mov     si, bootmsg
    call    print

    cli                     ; Clears all interrupts.
    hlt                     ; Halts the system.

times 510 - ($-$$) db 0    ; Make sure our bootloader is 512 bytes large. 

dw      0xAA55              ; Boot signature - Byte 511 is 0xAA and Byte 512 is 0x55, indicated a bootable disk.1

如上面的代码所示，我突出显示了以下三行:

xor     ax, ax
mov     ds, ax
mov     es, ax

根据原始消息来源，它说如下:

Setup segments to insure they are 0. Remember that we have ORG 0x7c00. This means all addresses are based from 0x7c00:0. Because the data segments are within the same code segment, null em.

我有点困惑。据我了解， org指令告诉加载器在地址 0x7c00 加载这个程序.那我们为什么不把它作为我们的起始地址呢？意思是，我们两个重叠的数据和代码段是 不是 位于零基地址。基地址应该是 0x7c0。 为什么作者将基地址设置为0x0？

mov ax, 07c0h
mov dx, ax
mov es, ax

Answer 1

我一直在调查org指令更多和其他文档，我了解发生了什么。

根据NASM documentation在 org指令， 的缩写或 我 克 在:

The function of the ORG directive is to specify the origin address which NASM will assume the program begins at when it is loaded into memory. [...] NASM's ORG does exactly what the directive says: origin. Its sole function is to specify one offset which is added to all internal address references within the section.

因此，NASM 编译器假定程序将在原始指令指定的地址(即 org )处加载。 BIOS 正是这样做的。根据 the following ，一旦 BIOS 找到包含有效引导签名的有效引导扇区，引导加载程序将“加载到内存 0x0000:0x7c00(段 0，地址 0x7c00)”。

从上面的引用来看，当 NASM 文档说“内部地址引用”时，它指的是对代码中正在使用的具体内存区域的所有引用(例如，引用标签等)。例如，上面引导加载程序代码中的行: mov si, bootmsg将解决 bootmsg至 0x07c00 + offset ，其中偏移量由我的字符串的第一个字节的位置决定 bootmsg (即'W')。

使用上面的代码，如果我使用 ndisasm utility 反汇编 bin 文件我看到以下内容:

00000000  EB2C              jmp short 0x2e
00000002  57                
00000003  656C              
00000005  636F6D            
00000008  6520746F          
0000000C  206D79            
0000000F  204F70            
00000012  657261            
00000015  7469              
00000017  6E                
00000018  67205379          
0000001C  7374              
0000001E  656D              
00000020  2100              
00000022  AC                lodsb
00000023  08C0              or al,al
00000025  7406              jz 0x2d
00000027  B40E              mov ah,0xe
00000029  CD10              int 0x10
0000002B  EBF5              jmp short 0x22
0000002D  C3                ret
0000002E  31C0              xor ax,ax
00000030  8ED8              mov ds,ax
00000032  8EC0              mov es,ax
00000034  BE027C            mov si,0x7c02
00000037  E8E8FF            call 0x22
0000003A  FA                cli
0000003B  F4                hlt
00000...  ...               ...

(我删除了从 0x00000002 到 0x00000020 的生成指令，因为这是我的 bootmsg 字符串并且代表数据，而不是代码)。

正如我们从输出汇编中看到的，在地址 0x00000034 处，我的 bootmsg已替换为 0x7c02(例如 0x7c00 + offset=0x02)。

Michael Petch也提供了一些非常扎实的见解。认为引导加载程序加载到 0x7c0:0x0000(段 0x07c0，偏移量 0)是一种常见的误解。尽管技术上可以使用它，但已标准化为使用零段偏移量( A good practice is to enforce CS:IP at the very start of your boot sector )。正如迈克尔所说，如果想了解更多信息，请查看以下 guide on segment offset addressing 的第 4 部分.