assembly - 引导加载程序在真实硬件上打印垃圾

Question

这个问题在这里已经有了答案:





Custom bootloader booted via USB drive produces incorrect output on some computers

(2 个回答)


2年前关闭。




我正在尝试编写自己的 bootstrap 。虽然它在 QEMU、Bochs 和 VirtualBox 中运行良好，但我似乎无法让它在我的笔记本电脑上运行。

在我的笔记本电脑上，引导加载程序的行为与所有模拟器都大不相同，卡在看似随机的地方，拒绝打印，甚至跳过一些 jmp $指示。

虽然我在“真正的硬件”方面遇到了很多麻烦，但我认为所有这些问题都有一个原因。

以下代码是一个简短的引导加载程序，它应该打印 3 次“TEST”消息，然后通过跳转到同一位置挂起:

[BITS 16]                                                                          
[ORG 0x7C00]                                                                                                    
    jmp 0x0000:start_16  ; In case bootloader is at 0x07C0:0x0000                                                             
start_16:                                                                          
    xor ax, ax                                                                 
    mov ds, ax                                                                 
    mov es, ax                                                                 
    cli                             ; Disable interrupts                       
    mov ss, ax                                                                 
    mov sp, 0x7C00                                                             
    sti                             ; Enable interrupts                        
    cld                             ; Clear Direction Flag                     
    ; Store the drive number                                                   
    mov [drive_number], dl                                                     
    ; Print message(s)                                                         
    mov si, msg                                                                
    call print_string                                                          
    mov si, msg                                                                
    call print_string                                                          
    mov si, msg                                                                
    call print_string                                                          

    jmp $   ; HALT                                                                                   

; print_string                                                                     
;       si      = string                                                           
print_string:                                                                      
    pusha                                                                      
    mov ah, 0x0E                                                               
.repeat:                                                                           
    lodsb                                                                      
    cmp al, 0x00                                                               
    je .done                                                                   
    int 0x10                                                                   
    jmp short .repeat                                                          
.done:                                                                             
    popa                                                                       
    ret                                                                        

; Variables                                                                        
drive_number db 0x00                                                               
msg db 'TEST', 0x0D, 0x0A, 0x00                                                    
times 510-($-$$) db 0x00                                                           
db 0x55                                                                            
db 0xAA

编译和模拟代码:

$ nasm -f bin bootloader.asm
$ qemu-system-x86_64 bootloader

在模拟器上，它打印“TEST”三次并挂起，在我的笔记本电脑上，它打印“TEST”，然后是 3 个奇怪的字符:



大多数引导加载程序代码来自 http://wiki.osdev.org也不起作用。例如，没有来自 http://wiki.osdev.org/Babystep2 的代码片段在我的笔记本电脑上工作。

我的代码有什么问题？我该如何解决？

附加信息

如果我删除 2 个不必要的 mov si, msg , 打印“TEST”消息 两次 .

笔记本电脑:

华硕 Vivobook S200，

CPU:英特尔 i3-3217U

BIOS:美国大趋势，版本 210。

计算机可以与任何其他引导加载程序(例如 Grub)配合使用。

组装和写作:

$ nasm -f bin bootloader.asm
$ qemu-system-x86_64 bootloader # TEST 1 
$ sudo dd if=/dev/zero of=/dev/sdd bs=1M count=1 # clean the USB 
$ sudo dd if=bootloader of=/dev/sdd conv=fsync # write to USB 
$ qemu-system-x86_64 /dev/sdd # TEST 2 

编辑 1

Ross Ridge 在评论中注意到 Ω♣|是引导加载程序的前 3 个字节。

编辑 2

更新打印函数和字符串:

print_string:                                                                      
    pusha                                                                          
.repeat:                                                                        
    mov ah, 0x0E                                                                
    xor bx, bx                                                                  
    cld                             ; Clear Direction Flag                      
    lodsb                                                                       
    cmp al, 0x00                                                                
    je .done                                                                    
    int 0x10                                                                    
    jmp short .repeat                                                           
.done:                                                                          
    popa                                                                        
    ret 

msg db 'TEST', 0x00 

输出

单 TEST .缺少另外两个。

编辑 3

正如罗斯·里奇 (Ross Ridge) 所建议的， dumpregs已添加以便更好地调试。 int 0x10 不是 修改任何寄存器。
经过一些测试，我已经移动了 dumpregs周边功能 drive_number分配和 jmp $刚过。代码应该打印 1 行寄存器转储和暂停。相反，它继续:


完整代码:
https://gist.github.com/anonymous/0ddc146f73ff3a13dd35

编辑 4

使用以下命令反汇编当前的引导加载程序:
$ ndisasm -b16 bootload2 -o 0x7c00
https://gist.github.com/anonymous/c9384fbec25513e3b815

Answer 1

现在看起来 BIOS 可能正在修改 BIOS parameter block它错误地假设是加载到内存中的引导扇区的一部分。它可能觉得它需要，因为它在引导时提供给 USB 设备的几何图形可能与引导扇区及其假定的 BPB 写入设备时使用的几何图形不同。由于在引导扇区开头存在跳转指令是应用程序测试 BPB 存在的方式之一，因此您可以尝试在引导扇区开头插入一些其他指令(但不是 NOP)。例如:

[BITS 16]                                                                          
[ORG 0x7C00]
    xor ax,ax                                                                                                
    jmp 0x0000:start_16  ; In case bootloader is at 0x07C0:0x0000                                                             
start_16:                       

请注意，远跳似乎不是 normal indicators of the presence of a BPB 之一。 .事实上，这是不存在 BPB 的确凿证据，因为 BPB 从偏移量 4 开始，并且远跳转指令长 5 个字节。

如果这不起作用，您可以尝试为 BPB 保留空间，如下所示:

[BITS 16]                                                                          
[ORG 0x7C00]
    jmp start
    nop
    resb 8 + 25
start:                                                                                          
    jmp 0x0000:start_16  ; In case bootloader is at 0x07C0:0x0000                                                             
start_16:                       

以下是一些可用于转储寄存器以帮助调试问题的代码:

dumpregs:
    push    es
    pusha
    push    0xb800
    pop es  
    mov di, [vidmem_ptr]
    mov bp, sp
    mov cx, 8
dump_loop:
    dec bp
    dec bp
    mov ax, [bp + 16]
    call    printhex2
    inc di
    inc di
    loop    dump_loop
    mov [vidmem_ptr], di
    popa
    pop es
    ret

printhex2:
    push    ax
    mov al, ah
    call    convhex1
    pop ax
convhex1:
    aam 16
    ; DB    0D4h, 16
    xchg    al, ah
    call    convhex
    mov al, ah
convhex:
    cmp al, 10
    jb  lessthan_10
    add al, 'A' - '0' - 10
lessthan_10:
    add al, '0'
    stosb
    mov al, 7
    stosb
    ret

vidmem_ptr dw 5 * 80 * 2 ; start at row 5

它使用直接视频写入来转储所有通用寄存器。它使用 PUSHA/POPA 寄存器顺序:AX CX DX BX SP BP SI DI

如果您将原始代码中的 INT 0x10 指令与调用此函数括起来，您应该得到如下输出:



特别是您要确保左侧的 8 个数字与调试输出的每一行右侧的 8 个数字匹配。您使用的 BIOS 调用不应更改任何寄存器。