============================================================== 제목 : 보호모드 & 페이징 부트섹터 예제 원저자 : johnfine 작성자 : edward 작성일자 : 2003. 06. 30 분석및번역: edward_frswz 분석버젼 : ver 0.0.1 라이센스 : GPL 홈페이지 : http://OSx86.ORG ============================================================== ======================================================= - 준비물 Windows Machine PartCopy NASM v0.95 or higher JLOC v0.6 or higher VMWare ( 내용을 읽다보면 URL 이 첨부되어있습니다.) - 테스트 환경 Pentium III 1GHz Main Memory 256MB Windows 2000 Professional PartCopy NASM v0.98.34 JLOC v0.7 - 요구지식 틀린 내용이나 이상한 내용은 바로 메일로 씹어주세요. 제가 검증 후 바로 고쳐서 업데이트 하겠습니다. email : osx86@osx86.org ======================================================= -- 문서 읽기에 앞서 -- 현재 johnfine 님에게 메일을 보내 당신의 문서를 써도 되겠냐는 엉성한 문구의 메일을 발송했습니다. 대강의 내용은 "저는 한국에 사는 테크니컬 라이터를 꿈꾸는 사람입니다. ... 어쩌구 저쩌구 ... 당신의 문서와 소스코드를 한글화 해서 GPL 라이센스를 달고 올리고 싶은데 괜찮겠습니까 ?" 라는 내용이었습니다. 이 문서는 johnfine 님이 위와 같은 뜻을 이해하지 못하시거나 동의하지 않으신다면 언제든지 저의 웹페이지인 OSx86에서 제거 할 의향이 있음을 알려드립니다. 문서 내용중에 이런게 있군요. "저는 이 문서의 소스코드를 사용하는데 대해 아무런 제약을 가하지 않겠습니다. 하지만 이 소스코드를 사용해서 문제가 생긴다고 하더라도 저는 아무런 책임이 없으며, 이 소스코드의 정확성에 대해서 책임을 지지 않겠습니다." 정확성은 제가 하나하나 다 테스트 해보면 되겠죠. ^^)/ - 원저자(Johnfine)의 공지사항 ======================================================================= Version 2.0, Mar 19, 1998 by John S. Fine johnfine@erols.com I do not place any restrictions on your use of this source code I do not provide any warranty of the correctness of this source code ======================================================================= 1. 간략한 소개 BOOTP.ASM 은 보호모드 운영체제를 위한 부트스트랩 샘플 코드 입니다. 대부분의 운영체제를 위해 준비해야하는 아주 작은 코드의 일부이기도 하지요. FAT 디스켓이나 FAT 파티션의 부트 코드는 0x1C0 바이트 크기로 제한되어 있습니다. BOOTP.ASM 은 0xF 바이트 위치에 맞춰져 있고, 이 코드와 데이터는 0x1B1 바이트를 사용하게 됩니다. (%edward : 다음과 같은 과정을 거쳐 보호모드로 전환하고, FAT 파일을 읽어들이게 됩니다. ) - FAT 파일 시스템에서 보호모드로의 전환 과정 ========================================================================= 1) A20 게이트 Enable 2) 마스터 부트 레코드 읽기 3) 파티션 테이블에서 Active 파티션 검색하기 4) 파티션에서 부트섹터 읽기 5) FAT 의 루트 디렉토리와 첫번째 클러스터의 위치 처리 6) 루트 디렉토리 읽기 7) 루트 디렉토리에서 특정 파일 검색하기(이 예제에서는 TEST.BIN 파일이 됩니다.) 8) FAT 읽기 9) 파일(TEST.BIN)을 읽어서 물리적 메모리 1MB 에서 시작하기 10) 두개의 페이지 테이블과 하나의 페이지 디렉토리와 매핑하기 a) 첫 선형주소 4MB 를 물리적 주소 4MB 로 ... b) 선형주소 FF800000을 물리적 주소 1MB 로 ... c) 페이지 디렉토리를 선형 주소의 끝에 매핑하기 11) 페이징 기능을 키고, 보호모드로 전환하기 12) 선형주소 FF800000 에 TEST.BIN 을 JMP 시키기 ========================================================================= - 파일 구성 ========================================================================= BOOTP.ASM 소스코드 BOOTP.LNK BOOTP 파일 링킹을 위한 JLOC 컨트롤 파일 BOOTP.BIN BOOTP.ASM 을 통해 생성된 바이너리 파일 GDT.INC GDT[Global Descriptor Table]를 위한 정의 GDT_OLD.INC GDT.INC 파일의 일부 GDT_NEW.INC GDT.INC 파일의 일부 TEST.ZIP 크기가 큰 TEST.BIN 샘플 이미지 (http://www.erols.com/johnfine/#8254ex ) ========================================================================= (% edward : 저는 파일 구성까지는 하지 않을것 같네요. 문서내에 소스를 다 넣어 놓을께요. 어쨌든 파일들의 구성은 다음과 같습니다. ) build 와 install 을 위해서 필요한 것들을 구할수 있는곳 =============================================== - NASM v 0.95 or higher http://www.cryogen.com/Nasm/ http://www.osx86.org/data/tool.html - JLOC http://www.erols.com/johnfine/#jloc http://www.osx86.org/data/tool.html - PARTCOPY http://www.erols.com/johnfine/#partcopy http://www.osx86.org/data/tool.html =============================================== BOOTP.ASM 파일 내에 Build 와 Install 관련 명령에 대해 소개되어 있습니다. 샘플 이미지에는 BOOTP 가 큰 이미지를 로드할 수 있는가 테스트를 하기 위해 3MB 크기의 이미지에 대한 코드와 데이터를 포함하고 있습니다. 2. 소스의 분석 2-1. BOOTP.ASM(소스코드) ================================================================================= ; bootp.asm Bootstrap for protected mode image ; Version 1.0, Dec 14, 1997 ; Sample code ; by John S. Fine johnfine@erols.com ; ; 이 프로그램은 세 가지 목적으로 작성되었습니다. ; ; 1) 플로피의 부트섹터를 수정하지않고 하드디스크로 부터 테스트 이미지를 로드 하는데 ; 사용할 수 있다. 많은 환경에서 플로피로 부트하는 것은 보호모드 테스트를 위한 ; 가장 깨끗한 상태로 부팅할 수 있는 가장 쉬운 방법이다. 하드 디스크 드라이브로 부터 ; 부트하여 이미지를 읽어옴으로 플로피 부트로 인해 생기는 대부분의 딜레이와 제약을 ; 없앨 수도 있다. ; ; 2) 부트스트랩 튜토리얼에 따라 보호모드 부트스트랩은 많은 단계와 부트스트랩 코드의 ; 크기를 줄이기 위해 많은 트릭이 필요하다는 점에 대해 테스트를 통해 증명하고자 한다. ; ; 3) 보호모드, 파티션 레벨, 부트 스트랩에 근거하여, 우리의 환경에서 필요하지 않은 ; 단계(작업)들을 제거하고, 제공되지 않을 상태에 대한 몇 가지 에러 메시지를 ; 추가한다. ; ; 참고사항 : ; ; 1) 대부분의 참고사항은 이 파일의 끝에 주석으로 포함되어 있습니다. ; ; 2) 몇몇 참고사항은 BOOTP.TXT 파일에 있습니다. ; (% edward : BOOTP.TXT 파일은 없던뎅 -_-;;;) ; ; 3) 소스코드내에 주석중에 {} 를 사용하고 있는 내용들은 이 파일의 끝부분에 ; { } 안의 참고섹션에 따라 정리가 되어있다. ; ; 4) 내가 코드의 크기를 줄이는 부분에서 가장 주된 방법은 레지스터내의 ; 쓸모없는 값들을 제거하고 레지스터를 초기화 하기위한 가장 효율적인 방법에 ; 선택에 있다. 믿을수 없겠지만 몇몇 라인에서 ";>" 또는 ";>>" 로 시작하는데 ; 이 라인들은 코드 실행 시점에서 레지스터 값을 나타낸다. ; ";>" 는 다음 코드섹션에서 필요한 값을 가리키며, ; ";>>" 는 다음 섹션에서 수정되지 않으며 나중에도 사용될 값을 가리킨다. ;_____________________________________________________________________________ %include "gdt.inc" struc DISK_PARM ; 바이오스의 하드 디스크 파라미터들 DP_cyl resw 1 ; 실린더 DP_heads resb 1 ; 헤더 resb 5 DP_ctrl resb 1 ; 컨트롤 resb 5 DP_sect resb 1 ; 섹터 resb 1 endstruc struc PT_ENT ; 파티션 테이블 엔트리 BootFlag resb 1 BeginHead resb 1 BeginSector resb 1 BeginCyl resb 1 SystemID resb 1 EndHead resb 1 EndSector resb 1 EndCyl resb 1 RelSectorLow resw 1 RelSectorHigh resw 1 NumSectorsLow resw 1 NumSectorsHigh resw 1 endstruc struc BB ; 파티션 부트 블럭 resb 0xD ; 무시할 것 BB_clu resb 1 ; 클러스터당 섹터 BB_res resw 1 ; Reserved 섹터 BB_fats resb 1 ; FAT 수 BB_root resw 1 ; 루트 디렉토리 엔트리 resb 3 ; 무시할 것 BB_fat resw 1 ; FAT 당 섹터 endstruc max_xfer equ 0x78 ; 한번에 전송하기 위한 최대 섹터 수 ; 반드시 8로 나뉘어지는 수여야 한다. SEGMENT START USE16 jmp short start ; 부트섹터의 시작점 nop resb 0x3B ; 포맷을 위한 파라메터 설정 건너뛰기 start: cli ; {0} lgdt [cs:gdt] ; GDT 로드하기 mov ecx, CR0 ; 보호모드로 진입하기 inc cx mov CR0, ecx .5: in al, 0x64 ; A20 게이트 활성화 {4A} {5} test al, 2 jnz .5 mov al, 0xD1 out 0x64, al .6: in al, 0x64 test al, 2 jnz .6 mov al, 0xDF out 0x60, al mov ax, flat_data ; 4Gb 데이터 세그먼트를 위한 셀렉터 mov ds, ax ; {2} ds 레지스터를 위한 리미트 확장 mov es, ax ; es 레지스터를 위한 리미트 확장 dec cx ; 보호모드로 돌아가기 mov CR0, ecx mov al, 0x80 ; 부트 블럭을 위한 세그먼트 mov es, ax ; {1A} xor eax, eax ; 세그먼트와 논리적 블럭 수(LBN:Logical block number) mov ds, ax ; {1B} mov ss, ax mov sp, start xor edi, edi inc di ; 섹터들의 카운트 call read_sectors ; MBB(Master boot block)읽어오기 ;> eax = 0 ;> edi = 1 ;> ds = 0 ;> es = 80 mov si, 0x9BE-PT_ENT_size ; 파티션 테이블 가리키기 .10: add si, byte PT_ENT_size cmp [si+BootFlag], al ; 활성화 되었는가 ? je .10 ; 아니오 jg boot_error mov eax, [si+RelSectorLow] ; 파티션의 LBN 섹터 수 call read_sectors ; 파티션 부트 블럭 읽기 ;> eax = LBN of partition ;> ebx = 0000???? ;> edi = 0000???? ;> ds = 0 mov bp, 0x800 ; 파티션 부트 블럭 가리키기 mov bx, [bp+BB_res] ; 첫 FAT 전의 섹터들 add eax, ebx ; FAT 의 논리적 블럭 수 push eax ; FAT 후에 읽기위해 필요 movzx bx, [bp+BB_fats] ; FAT 들의 수 imul bx, [bp+BB_fat] ; FAT Times size of FAT add eax, ebx ; 루트 디렉토리의 논리적 블럭의 수(LBN) mov di, [bp+BB_root] ; 루트 디렉토리 엔트리 push di ; 나중에 다시 사용하기 위해 스택으로 dec di ; 변환하기 위한 섹터의 수 shr di, 4 ; 섹터당 16 디렉토리 엔트리 inc di mov es, bp ; 800:0 에 디렉토리 읽기 call read_sectors add eax, edi ; 클러스터 2의 논리적 블럭의 수(LBN) ;>> [sp+2] = FAT 의 논리적 블럭의 수(LBN) ;> [sp] = 루트 디렉토리 엔트리의 수 ;>> eax = 클러스터 2의 논리적 블럭의 수(LBN) ;> edi = 0000???? ;>> bp = 800 ;> ds = 0 ;> es = 800 pop bx ; 루트 디렉토리 엔트리 xor di, di ; 디렉토리 가리키기{1C} .20: mov si, file_name ; 원하는 파일의 이름 xor ecx, ecx mov cl, 11 a32 rep cmpsb ; 파일을 찾았는가 ? je found ; 그렇다면 found 로 점프 add cl, 21 ; 오프셋을 다음 디렉토리 엔트리로 add edi, ecx ; 다음 엔트리로 이동하기 dec bx ; 모든 엔트리를 거칠때 까지 반복 jnz .20 ; 디렉토리에서 파일을 찾지 못했을때 boot_error: disk_error: mov ax, 0xE07 ; {3} int 10h jmp short $ ;> [sp] = FAT 의 논리적 블럭의 수 ;> eax = 클러스터 2 의 논리적 블럭의 수 ;> es:edi = 디렉토리 엔트리내의 이름의 끝을 가리킴 ;> bp = 800 ;> ds = 0 ;> es = 800 found: mov bx, [es:edi+0xF] ; 파일의 클러스터 시작 mov di, [bp+BB_fat] ; (섹터로 구성된) FAT 크기 xchg eax, ebp ; ebp = 클러스터 2의 논리적 블럭의 수 pop eax ; FAT 의 논리적 블럭의 수 push bx ; 파일의 클러스터 시작 call read_sectors mov bh, 0x40 mov es, bx ; es = 0x4000 mov edi, 0x100000-0x40000 ; {1D}{4B} es 1메가바이트 - es 베이스 어드레스 .10: ;> [sp] = 파일의 다음 클러스터 ;> esi = 0000???? ;> es:edi = 목적지 주소 ;> ebp = 클러스터 2의 논리적 블럭의 수 ;> ds = 0 xor eax, eax pop si ; 파일의 다음 클러스터 dec si dec si cmp si, byte 0xFFFFFFEE ; 유효한 클러스터 인가 ? jae eof ; 아니오 : 파일의 끝으로 짐작됨 push word [esi*2+0x8004] ; 그 다음 클러스터 push di ; 목적지 주소 저장 {7} mov al, [0x800+BB_clu] ; (섹터로 구성된)각각의 클러스터 크기 mov di, ax mul esi ; 현재 클러스터의 수만큼 곱하기 add eax, ebp ; 클러스터 2 의 논리적 블럭의 수 더하기 call read_sectors ; 클러스터 읽기 ;>> ebx = 0000??00 ;> di = (섹터로 구성된) 클러스터의 크기 ;> esi = 0 ;>> ebp = 클러스터 2의 논리적 블럭의 수 ;> [sp] = 목적지 주소의 하위 16비트{7} ;> [sp+2] = 다음에 올 클러스터 ;>> ds = 0 ;> es = 4000 mov cx, di ; (섹터로 구성된) 클러스터의 크기 xchg ch, cl ; (워드로 구성된) 클러스터의 크기 pop di ; 목적지 주소 복귀 {7} es a32 rep movsw jmp short .10 ; 파일의 끝까지 반복 ;> eax = 0 ;> ebx = 0000??00 ;> si = FF?? ;> ecx = 0 eof: mov bh, 0x9C mov es, bx ; es = 9C00 xor di, di ; {1E} 페이지 테이블들의 주소를 es에 쓰기 mov bh, 4096/256 ; ebx = 4096 .10: mov ch, 4 ; cx = 1024 mov al, 7 .20: stosd add eax, ebx int 8 ;{8} loop .20 shr eax, 2 ; {4C} (처음에만) 4Mb / 4 = 1Mb shr si, 1 ; 단 하나의 페이지 작업이 완료되었는가 ? jo .10 ; 그렇다면 .10 으로 cli ; 아니면 {6} mov eax, 0x9C007 ; 페이지 디렉토리의 첫번째 페이지 테이블 포인터 stosd ; {1H} mov ax, (1024-3)*2 xchg ax, cx rep stosw mov ax, 0xD007 ; 0FF800000 페이지 테이블 포인터 stosd ; {1F} mov ah, 0xE0 ; 페이지 디렉토리 self 포인터 stosd ; {1G} mov al, 0 mov CR3, eax ; 페이지 디렉토리 셋업 mov eax, CR0 ; 페이징과 보호모드 기능 시작 or eax, 0x80000001 mov CR0, eax mov cl, flat_data ; ds와 es 셋업 push cx ; {5} pop ds mov es, cx jmp dword 8:0xFF800000 ; GO read_sectors: ; Input: ; EAX = 논리적 블럭의 수 ; DI = 섹터 카운트 ; ES = 세그먼트 ; Output: ; BL = es 레지스터의 하위 바이트 ; EBX 상위 16비트 클리어됨 ; DL = 0x80 ; EDX 상위 16비트 클리어됨 ; ESI = 0 ; Clobbered: ; BH, CX, DH push eax push di push es .10: push eax ; 논리적 블럭의 수 push ds lds si, [0x104] ; 하드 드라이브 0 의 파라메터들 cdq ; edx = 0 movzx ebx, byte [si+DP_sect] div ebx ; EAX = 트랙 ; EDX = 섹터-1 mov cx, dx ; CL = 섹터-1 ; CH = 0 inc cx ; CL = 섹터의 수 xor dx, dx mov bl, [si+DP_heads] pop ds div ebx mov dh, dl ; 헤드 mov dl, 0x80 ; 드라이브 0 xchg ch, al ; CH = 실린더 넘버의 하위 8 비트;AL = 0 shr ax, 2 ; AL[6:7] = 실린더의 상위 2 비트;AH = 0 or cl, al ; CX = 실린더와 섹터 mov al, max_xfer ; AX = 전송할(xfer) 최대 섹터의 수 cmp ax, di ; 전체크기가 최대전송량 보다 더 큰가 ? jb .20 ; 그렇다면 : 최대로 전송 xchg ax, di ; 아니라면 : AX=전체 ;DI=최대 .20: mov ah, 2 ; 읽기 xor bx, bx int 13h jc near disk_error mov bx, es add bh, max_xfer>>3 ; 세그먼트 이동 mov es, bx pop eax add eax, byte max_xfer sub di, byte max_xfer ja .10 pop es pop di pop eax xor esi, esi ret file_name db 'TEST BIN' gdt start_gdt ;{9} flat_code desc 0, 0xFFBFF, D_CODE+D_READ+D_BIG+D_BIG_LIM flat_data desc 0, 0xFFFFF, D_DATA+D_WRITE+D_BIG+D_BIG_LIM end_gdt resb 0x1FE+$$-$ db 0x55, 0xAA ; 부트 섹터의 끝 ;_____________________________________________________________________________ ; ; Build/Install 명령 : ; (% edward : 조금 맞지 않는 부분이 있는듯하여 ... 아래 3장에서 소개하도록 ; 하겠으니 건너뛰도록 하세요. 대충 읽어보기만 하고 넘어가세요.) ; ; *) NASMw -f obj bootp.asm ; (포맷을 obj 로 하여 어셈블 작업을 합니다.) ; ; *) JLOC bootp.lnk bootp.bin ; (JLOC 을 이용해서 링크해줍니다.) ; ; *) 포맷된 플로피를 삽입해주시고... ; ; *) PARTCOPY bootp.bin 0 3 -f0 0 ; ; 이 작업은 JMP $+3E 의 플로피의 시작점에 JMP를 덮어쓴다. ; 만약에 다른 곳으로 점프하기를 바란다면, bootp.asm 파일의 시작점을 가리키는 ; "resb"를 시작 주소를 조절해주면 된다. ; ; *) PARTCOPY bootp.bin 3E 1C2 -f0 3E ; ; 이 작업은 bootp.bin 의 나머지를 플로피의 오프셋 3E 로 복사하고, ; 포맷에 의한 파라미터 셋업을 건너뛴다. 그 이유는 디스크가 DOS 디스켓으로 ; 사용가능하기 때문이다. ; (% edward : 도스로 디스크를 포맷 하신뒤에 디스크를 덤프해보세요. ; 포맷을 하고나면 디스크가 텅텅 비는것이 아니랍니다. 어떤 데이터들이 ; 여전히 존재하고 있답니다.) ; ; *) C:\TEST.BIN 으로 보호모드 이미지를 복사해주세요. ; ; *) 그리고 플로피로 부팅합니다. ; (% edward :플로피에는 보호모드 부트섹터인 bootp.bin 의 코드가 들어가 있겠죠. ; 그리고는 보호모드와 페이징을 가동 시키고 C:\TEST.BIN 을 읽어들이겠죠.) ;_____________________________________________________________________________ ; ; 나는 대부분의 에러 핸들링을 빠뜨렸다. 에러를 찾았을때, 한번의 비프음을 ; 출력하고, 동작을 중지하게 된다. 다음의 에러들은 찾으려고 시도하지 않을것이다. ; a) 386 이상으로 동작하지 않음 ; b) Active 파티션이 FAT16 파티션이 아님 ; c) 루트 디렉토리가 608Kb 보다 크다. ; d) TEST.BIN 파일이 4Mb 보다 크다. ; e) 전체 RAM이 1MB + TEST.BIN 의 실제 크기보다 작다. ; ; 그리고 다음 에러들은 체크할 것이다. ; a) 인터럽트 13h 후에 C 비트가 세트됨 ; b) Active 파티션이 없음 ; c) 루트 디렉토리에 "TEST.BIN" 파일이 없음 ; ; 만약에 이 부트스트랩 코드가 부트 파티션에 존재한다면, ; MBR 의 코드를 읽지 않고 부트 파티션을 찾아서 읽게 될 것이다. ; 그리고 나서 몇 가지 에러 체크를 추가하면 된다. ;_____________________________________________________________________________ ; ; 소스코드의 {} 부분에 대한 참고 섹션 : ; ; {0} BIOS나 부트하기 이전에 전달된 제어 즉 CPU의 상태에 대해 어떠한 가정도 ; 할 수 없다. 인터럽트는 disable 상태가 되고, DS=0 가 될것이다. ; 하지만 이것도 확신할 수 없다. 다만 가정할 수 있는 건 코드에 두 바이트가 ; 저장된다는 것이다. ; ; {1} 메모리의 사용: ; {A} MBR 과 파티션 부트 블럭을 80:0 에 읽어들인다. ; {B} MBR 과 파티션 부트 블럭을 0:800 에서 액세스한다. ; {C} 디렉토리와 FAT 는 800:0 으로 읽어들이고 액세스한다. ; {D} 이미지를 읽어들이고, 물리주소 1MB 로 복사된다. ; {E} 페이지 테이블은 물리주소 9C000 에 만들어진다. ; {F} 이미지는 선형주소 FFF80000 으로 매핑된다. ; {G} 페이지 테이블은 선형주소 FFFC0000 으로 매핑된다. ; {H} 첫 4MB 는 논리주소와 물리주소가 같게 매핑된다. ; ; {2} 이 코드의 대부분은 거대한 리얼모드로 동작한다. ; 이는 코드가 인터럽트 13h 또는 다른 번호의 바이오스 콜을 만드는것을 ; 허용하고, 확장된 메모리를 직접 엑세스하는 것 또한 허용한다. ; ; {3} 많은 에러체크를 생략했으며, 체크된 에러에 대해서는 한번의 비프음을 ; 낸다. 이 점은 보호모드 부팅에 대해 공부하거나 보호모드 커널 개발자가 ; 테스트를 위해 사용하기에 적합하게 도와준다. ; 이 코드가 OS 패키지와 함께 사용될 경우 공간을 더 크게 잡아주고, ; 실제 에러메시지를 표시해주어야 할 것이다. ; ; {4} 부트 작업을 줄이기 위한 한가지 방법은 커널 스타트 업 코드를 위한 ; A20 게이트 사용을 위한 작업을 제거해야 한다. ; {A} A20 게이트를 enable 로 하지 않음. ; {B} 1MB 에 이미지를 로드하는 대신에 2MB 에 로드한다. ; (A20 게이트가 disable 상태가 되면 홀수번째 메가바이트의 메모리는 ; 사용할 수 없다.) ; {C} 4MB 에서 2MB 로 변환하기 위해서는 "shr eax,1" 와 같이 한다. ; ; 현재 이 코드는 최소한 1MB + 이미지의 크기 만큼의 메모리를 필요로 함에 주목하자. ; 이것은 2MB + 이미지의 크기로 바꿀수도 있다. 위의 섹션 {4}를 잘 이용한다면... ; ; {5} 이 코드의 첫번째 버젼은 보호모드로 전환한 후에 세그먼트 레지스터의 ; 값을 바로 변경되었다. 이는 테스트 했던 386 머신에서 잘 동작하였다. ; 그 머신의 두번째 보호모드 전환에서 첫번째 세그먼트 레지스터가 ; 올바른 셀렉터를 로드했지만 bad 디스크립터가 로드되었다. ; 나는 사람들이 보호모드로 전환한후에 JMP가 필요하다고 하는 것을 ; 읽은적이 있다. 하지만 성공적으로 작성된 많은 프로그램에 JMP ; 가 없는것을 알았다. 내가 추측하건데 딜레이가 필요한것 같다. ; "flush the prefetch queue" 이론은 진실을 밝혀내기에는 적합하지 ; 않은 것 같다. 왜냐하면 나는 "mov ds,cx"를 "push cx"와 "pop ds"로 ; 바꿈으로 인해 문제를 해결할수 있었기 때문이다. ; 이는 각각 prefetch queue 에 2 바이트 만을 가지게 된다. ; 또한 나는 DS 를 로드하기 전에 리얼모드와 보호모드를 같게 동작하게 ; 하는 몇몇 코드를 유지하기 젤 윗부분의 코드를 재배치 했다. ; 이는 위의 경우에는 불필요한 것처럼 보이지만 아무런 댓가도 치르지 않는다. ; ; {6} 이 코드의 대부분은 인터럽트가 enable 상태인지 아닌지 그리 신경쓰지 ; 않았다. 그래서 cli 초기화 후에 그것을 다시 enable 상태로 만들지 않았다. ; BIOS 는 인터럽트가 필요할때 인터럽트 13h 를 처리하는 동안 정확하게 ; 인터럽트를 enable 시킨다. 불행하게도, 몇몇 바이오스는 인터럽트 13h를 ; 마쳤음에도 불구하고 인터럽트 enable 상태를 유지한다. 보호모드로 전환되기 ; 위해서 인터럽트는 반드시 disable 상태가 되어야 하기때문에 cli 를 ; 필요로한다. ; ; {7} edi 의 하위 16비트만 read_sector 에 의해 사용되기 때문에 ; 상위 16비트는 저장하고 복구시킬 필요없이 마음대로 사용할 수 있다. ; ; {8} 인터럽트 8(IRQ 0)를 많이 사용하는데, 플로피로 부터 코드가 로드되는 경우에 ; 사용된다. 이것은 BIOS 에서 플로피의 모터를 끄는 트릭인데, ; 내가 플로피 모터를 키고 보호모드 테스트를 하는 것을 싫어하기 때문이다. ; ; {9} GDT 의 첫번째 엔트리는 CPU 에 의해 결코 사용되지 않는다. ; 0번 셀렉터는 GDT로부터 디스크립터를 로딩하지 않고 ; 세그먼트 레지스터에 안전하게 넣기위해 정의된다. ; (이것을 통해서 메모리를 엑세스 할 수는 없다.) ; 나는 보통 SELF 포인터로 GDT의 첫번째 6 바이트를 사용한다. ; 매크로인 gdt.inc 파일에 이를 셋업 해두었다. ;_____________________________________________________________________________ ================================================================================= (% edward : 이것으로 허접한 번역만으로 구성된 BOOTP.ASM 을 마치고 다음 소스코드들을 보도록 하자 !) 2-2. BOOTP.LNK(BOOTP 파일 링킹을 위한 JLOC 컨트롤 파일) JLOC 을 사용하는 이유가 있으니, JLOC 을 사용하셔야 하고, 링킹 작업을 할때 사용되는 BOOTP.LNK 파일입니다. ================================================================================ ; bootp.lnk JLOC control file for bootp.asm ; Version 1.0, Dec 14, 1997 ; Sample code ; by John S. Fine johnfine@erols.com ;_____________________________________________________________________________ ALL: bootp.obj VLOAD: 0 7C00 0 * ================================================================================ 2-3. BOOTP.BIN(BOOTP.ASM 을 통해 생성된 바이너리 파일) 이 파일은 BOOTP.ASM 에 대한 최종적인 작업을 거친 보호모드로 동작하는 부트섹터가 된다. 2-4. GDT.INC(GDT[Global Descriptor Table]를 위한 정의) GDT.INC 파일은 제목에서도 보이다 시피 전역 디스크립터 테이블을 위한 정의를 해둔 파일입니다. 한번 스윽 둘러 볼까요. ================================================================================ ; gdt.inc symbols and macros for building descriptors ; Version 2.3, Mar 16, 1998 ; Sample code ; by John S. Fine johnfine@erols.com ;_____________________________________________________________________________ ; ; ; 이 GDT.INC 파일은 표준 NASM 버젼 0.97 에서 정확하게 어셈블 될것이다. ; (이 특징을 NASM 에 추가하고, 만약 이 특성이 빠진것이라면 ; 다른 방법을 사용해야 한다.) 하지만 표준 NASM 0.97 을 사용할 경우 ; gdt 내의 모든 desc 매크로는 셀렉터로 정의되어야 한다. ; 내가 수정한 nasm 을 사용한다면, 셀렉터는 각각의 desc 사용은 정의되거나 ; 건너뛸 수 있다. ; ;_____________________________________________________________________________ ; ; desc 매크로를 세그먼트 디스크립터와 맞춘다. ; ; desc offset, selector, control ; 게이트 디스크립터를 위한 정의 ; desc base, limit, control ; 다른 모든 디스크립터를 위한 정의 ; ; base 베이스는 세그먼트의 32bit base address 이다. ; limit 리미트는 1~4K byte 인 세그먼트 길이보다 작다. ; control 모든 "D_"로 시작되는 매크로의 합과 일치하며 ; call 게이트 용도로 사용되는 플래그를 위한 ; "parameter dword count" 더한것이다 ; ; 디스크립터는 어셈블 할때 단순화된 포맷으로 빌드되며 특별한 심벌은 정확한 ; 포맷으로 변환하기 위해 JLOC 에게 전달하기 위한 용도로 정의된다. ; 아래 내용을 보자! ; ; desc 매크로를 사용하는 라인에 어떤 label 의 특수처리를 하는 예이다. ; ; flat_code: desc 0, 0xFFFFF, D_CODE + D_READ + D_BIG + D_BIG_LIM ; ; 이는 0을 base 로 갖는 표준 플랫(flat) 코드 세그먼트를 정의한다. ; flat_code 심볼은 디스크립터의 주소가 아닌 디스크립터를 위한 셀렉터로 ; 정의된다. 그러므로 다음과 같이 해야 한다. ; ; jmp flat_code:entry_point ; ; 또는 IDT 엔트리 포인트로 다음과 같이 정의해야 한다. ; ; desc service_GPF, flat_code, D_TRAP ; ; 셀렉터 정의를 지원하기 위해서는 start_gdt 매크로와 같은 것을 ; 사용해 셋업되어야 한다. ; ; start_gdt 매크로는 lgdt 인스트럭션에 의해 사용될 수 있는 특수한 디스크립터를 ; 사용해 null 디스크립터를 채우게 된다. ; ; end_gdt 매크로는 start_gdt에 의해 필요로하는 limit 값을 정의하고, ; NASM 문맥은 셀렉터를 정의하기 위해 사용된다. ;_____________________________________________________________________________ ; 각각의 디스크립터는 다음의 8개의 타입중에 하나의 디스크립터가 됩니다. D_LDT EQU 200h ; LDT 세그먼트 D_TASK EQU 500h ; Task 게이트 D_TSS EQU 900h ; TSS D_CALL EQU 0C00h ; 386 call 게이트 D_INT EQU 0E00h ; 386 interrupt 게이트 D_TRAP EQU 0F00h ; 386 trap 게이트 D_DATA EQU 1000h ; Data 세그먼트 D_CODE EQU 1800h ; Code 세그먼트 ; 디스크립터들은 아래의 속성들을 포함합니다. D_DPL3 EQU 6000h ; DPL3 또는 DPL 을 위한 mask D_DPL2 EQU 4000h D_DPL1 EQU 2000h D_PRESENT EQU 8000h ; Present 비트 셋 D_NOT_PRESENT EQU 8000h ; Not Present ; PRESENT 비트는 NOT_PRESENT 를 OFF 함에 의해 SET 된다. ; (게이트가 아닌)세그먼트 디스크립터가 포함하는 것들 D_ACC EQU 100h ; Accessed (Data 또는 Code) D_WRITE EQU 200h ; Writable (Data 세그먼트 only) D_READ EQU 200h ; Readable (Code 세그먼트 only) D_BUSY EQU 200h ; Busy (TSS only) D_EXDOWN EQU 400h ; Expand down (Data 세그먼트 only) D_CONFORM EQU 400h ; Conforming (Code 세그먼트 only) D_BIG EQU 40h ; 32 bit 모드 기본 (USE32) D_BIG_LIM EQU 80h ; Limit를 4K 로 %macro test_for_my_00_feature 0 %ifnnum %00 %define my_00_feature %endif %endm test_for_my_00_feature ; NASM 버젼 0.97 은 %macro 정의에 %if 구조를 삽입하는데 몇가지 버그를 갖고 ; 있습니다. 따라서 %macro 정의를 %include 파일에 삽입하여 문제를 피했답니다. ;_____________________________________________________________________________ %ifdef my_00_feature %include "gdt_new.inc" %else %include "gdt_old.inc" %endif ;----------------------------------------------------------------------------- ; 주의 : ; ; 실제 디스크립터에서의 offset 과 base 그리고 limit 필드는 각각 ; 두가지 파트로 나뉜다. 이렇게 두가지 파트로 나누는 것은 필드(특히 offset)가 ; 링크 할때까지 알려지지 않는 디스크립터를 정의할때 유용하다. ; 어셈블러는 최종적인 값을 알지 못하기 때문에 필드들을 정확하게 분리할 수 없다. ; ; 이러한 문제를 극복하고 작업하기 위해서 나는 desc 매크로에 각각의 디스크립터의 ; 부분들을 인텔의 정확한 수순대로 저장하지 않고, 연속된 필드 처럼 저장했다, ; 어셈블러는 어셈블리 시 알수 없는 어떤 값을 가리키는 표준 "fixup" 요청을 ; 사용할 수 있다. 여러분들은 반드시 이를 JLOC 을 사용해서 링크해야만 한다. ; 후에 fixup들을 적용한 후에 JLOC 은 디스크립터들을 정확한 순서대로 재배치 ; 할 것이다. ; ; 디스크립터에는 두가지 기본적인 포맷이 있는데, 하나는 게이트를 위한 것이고, ; 나머지는 게이트를 제외한 나머지 형태를 위한 포맷을 말한다. ; ; 게이트는 JLOC에 의해 단순하게 포맷이 bit 26이 세트되고, bit 28 이 클리어된 형태의 ; 디스크립터인지 확인된다. ; ; 게이트를 위해서는 아래와 같은 재배치가 일어난다. ; ; subField Simplified location Final location ; ------------------ ------------------- -------------- ; Selector[0..15] 0..15 16..31 ; Minor control bits 16..23 32..39 ; Major control bits 24..31 40..47 ; Offset[0..15] 32..47 0..15 ; Offset[16..31] 48..63 48..63 ; ; 게이트가 아닌 것들을 위해서는 아래와 같은 재배치가 일어난다. ; ; subField Simplified location Final location ; ------------------ ------------------- -------------- ; Limit[0..15] 0..15 0..15 ; Limit[16..19] 16..19 48..51 ; Minor control bits 20..23 52..57 ; Major control bits 24..31 40..47 ; Base[0..23] 32..55 16..39 ; Base[24..31] 56..63 56..63 ; ; desc 매크로를 위한 마지막 파라메터는 모든 결합된 컨트롤 bit 를 포함한다. ; 이는 적당한 D_ 로 시작하는 상수의 합으로 생성된다. ; 모든 디스크립터를 위한 마지막 파라메터는 D_ 로 시작하는 상수의 8에서 15까지의 ; 비트를 포함하는 컨트롤 비트를 갖는다. ; D_ 로 시작하는 상수의 0에서 7까지의 비트 혹은 4에서 7까지의 비트는 ; 디스크립트의 타입에 따라 달라지는 컨트롤 비트이다. ;_____________________________________________________________________________ ================================================================================ 2-5. GDT_OLD.INC(GDT.INC 파일의 일부) ============================================================================== ; gdt_old.inc 디스크립터를 빌드 하기 위한 심벌과 매크로 ; Version 2.3, Mar 16, 1998 ; Sample code ; by John S. Fine johnfine@erols.com ;_____________________________________________________________________________ ; ; gdt.inc 에서 이 파일을 위에서 설명한 몇가지 문제를 해결 하기위해 ; include 하여 사용한다. ; ; 이 섹션은 NASM 0.97 버젼에 %if 부분의 매크로 정의 처리 버그때문에 ; gdt.inc 파일을 쪼개놓은 것이다. ; ; 이러한 매크로 정의의 변경은 NASM 에 현재 존재하지 않는 %00 특성을 위해 사용된다. ;_____________________________________________________________________________ %define fix_nasm_prepend_bug %define desc_make_selector %macro start_gdt 0 fix_nasm_prepend_bug %push table %$startoftable: dw %$limitoftable dd %$startoftable dw 0 %define desc_make_selector equ $-%$startoftable %endmacro %macro end_gdt 0 %$limitoftable equ $-%$startoftable-1 %define desc_make_selector %pop %endmacro %macro desc 3 desc_make_selector GLOBAL ?fixD%%jloc ?fixD%%jloc: dd (%2) + ( ( (%3) ^ D_PRESENT ) << 16 ) , (%1) %endmacro ============================================================================== 2-6. GDT_NEW.INC(GDT.INC 파일의 일부) 이 파일은 위의 gdt.inc 파일에서 GDT_OLD.INC 와 선택적으로 사용된다. ============================================================================== ; gdt_new.inc 디스크립터 빌드를 위한 심벌과 매크로 ; Version 2.3, Mar 16, 1998 ; Sample code ; by John S. Fine johnfine@erols.com ;_____________________________________________________________________________ ; ; ; gdt.inc 에서 이 파일을 위에서 설명한 몇가지 문제를 해결 하기위해 ; include 하여 사용한다. ; ; 이 섹션은 NASM 0.97 버젼에 %if 부분의 매크로 정의 처리 버그때문에 ; gdt.inc 파일을 쪼개놓은 것이다. ; ; 이러한 매크로 정의의 변경은 NASM 에 존재하는 %00 특성을 위해 사용된다. ;_____________________________________________________________________________ %macro start_gdt 0 %push table %$startoftable: dw %$limitoftable dd %$startoftable dw 0 %endmacro %macro end_gdt 0 %$limitoftable equ $-%$startoftable-1 %pop %endmacro %macro desc 3 %ifid %00 %00 equ $-%$startoftable %endif GLOBAL ?fixD%%jloc ?fixD%%jloc: dd (%2) + ( ( (%3) ^ D_PRESENT ) << 16 ) , (%1) %endmacro ============================================================================== 3. 빌드 & 테스트 3 장에서는 빌드 작업을 진행하고, 테스트를 해보도록 하겠습니다. 3-1). 어셈블 작업 어셈블 작업은 NASM 0.97 버젼을 이용해 하게 됩니다. 필요한 툴들은 전부 홈페이지(osx86.org)의 DATA SHARING -> TOOL 에 있습니다. *) assembly : input - bootp.asm output - bootp.obj (621 byte) c:\pmode> nasmw -f obj bootp.asm 포맷을 obj 로 하여 어셈블 작업을 합니다. 윈도우용 NASM 인 경우 NASMW 라는 명령으로 시작할 것입니다. 그리고 옵션은 대소문자를 구분합니다. 이제 bootp.obj 파일이 생성되었을겁니다. 3-2). JLOC 을 이용한 링킹 *) linking : input - bootp.lnk bootp.obj output - bootp.bin (512 byte) c:\pmode> jloc bootp.lnk bootp.bin JLOC를 이용해서 링크 작업을 해줍니다. 최종적으로 bootp.bin 파일이 생성되었습니다. 이것이 우리가 원하던 보호모드 부트 섹터로군요. 이제 테스트를 하기 위해 플로피에 boot sector 를 복사해볼까요 ? 3-3). PARTCOPY 로 플로피의 첫번째 섹터로 복사하기 우선 포맷된 플로피를 삽입해주시고, 다음 명령을 수행합니다. *) 플로피로 부트섹터 복사하기 PARTCOPY bootp.bin 0 3 -f0 0 이 작업은 JMP $+3E 의 플로피의 시작점에 JMP를 덮어쓴다. 만약에 다른 곳으로 점프하기를 바란다면, bootp.asm 파일의 시작점을 가리키는 "resb"를 시작 주소를 조절해주면 된다. PARTCOPY bootp.bin 3E 1C2 -f0 3E 이 작업은 bootp.bin 의 나머지를 플로피의 오프셋 3E 로 복사하고, 포맷에 의한 파라미터 셋업을 건너뛴다. 그 이유는 디스크가 DOS 디스켓으로 사용가능하기 때문이다. (% edward : 도스로 디스크를 포맷 하신뒤에 디스크를 덤프해보세요. 포맷을 하고나면 디스크가 텅텅 비는것이 아니랍니다. 어떤 데이터들이 여전히 존재하고 있답니다.) 3-4). 테스트하기 *) 하드 디스크로 보호모드에서 읽어들일 이미지를 복사 C:\TEST.BIN 으로 보호모드 이미지를 복사해주세요. TEST.BIN 파일은 http://osx86.org/study/os/boot/pmodebstrap-test.zip 에서 다운로드 받으세요. *) 그리고 플로피로 부팅합니다. (% edward :플로피에는 보호모드 부트섹터인 bootp.bin 의 코드가 들어가 있겠죠. 그리고는 보호모드와 페이징을 가동 시키고 C:\TEST.BIN 을 읽어들이겠죠.) ======================================================================== edward 의 문서 작성후기 상당히 부족한 문서입니다. 제가 많은 신경을 쓰지 못한 탓도 크겠죠. 시간을 내서 -_-;;; (거짓말) 꼭 문서 업데이트를 하도록 하겠습니다. (% edward : 앞으로의 모든 글에서도 필요한 툴은 DATA SHARING -> TOOL 을 참조하시기 바랍니다. liscence가 문제가 되지 않는 한 모두 올려둘 예정입니다.) ========================================================================