第1天 從計算機結構到匯編程序入門

1 先動手操作

與其啰啰嗦嗦地寫上一大堆，還不如實際動手開發來得輕松，我們這就開始吧。而且我們一上來就完全拋開前面的說明，既不用C語言，也不用匯編程序，而是采用一個迥然不同的工具來進行開發（笑）。

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有一種工具軟件名為“二進制編輯器”（Binary Editor），是一種能夠直接對二進制數進行編輯的軟件。我們現在要用它來編輯出下圖這樣的文件。

也許有人會說“這樣的工具我從來沒有見過呀”，沒關系，下面我們來詳細地介紹一下。

首先打開下面這個網頁：

http://www.vcraft.jp/soft/bz.html

點擊“在此下載”（Download）的鏈接，下載文件Bz1621.lzh（在此非常感謝c.mos公司無償公開這么好的軟件）。當你讀到本書的時候，也許會有新的版本發布，所以文件名可能會有所不同。接下來，安裝下載下來的文件，然后雙擊啟動Bz.exe程序。如果不能正常啟動的話，可以參考上面網頁的“★注意★”一項，按照上面的安裝指導進行操作。

順利啟動的話屏幕上會出現如下畫面。

好，讓我們趕緊來輸入吧，只要從鍵盤上直接輸入EB4E904845……就可以了，簡單吧。其中字符之間的空格是這個軟件在顯示時為方便閱讀自動插入的，不用自己從鍵盤上輸入。另外，右邊的．N.HELLOIPL……部分，也不用從鍵盤輸入，這是軟件自動顯示的。可能版本或者顯示模式不一樣的時候，右側顯示的內容會與下面的截圖有所不同。不過不用往心里去，這些內容完全是錦上添花的東西，即使不一樣也沒事。

從000090開始后面全都是00，一直輸入到最后168000這個地址。如果一直按著鍵盤上的“0”不放手的話，畫面上的0就會不停地增加，但因為個數相當多，也還是挺花時間的。如果家里有只貓的話，倒是可以考慮請它來幫忙按住這個鍵（日本的諺語：想讓貓來搭把手，形容人手不足，連貓爪子都想借用一下），或者也可以干脆就用透明膠把這個鍵粘上。

因為一下子輸入到最后實在是挺花時間的，大家也許想保存一下中間結果，這時可以從菜單上選擇“文件”（File）→“另存為”（Save As），畫面上就會彈出保存文件的對話框。我們可以隨便取個名字進行保存，筆者推薦使用“helloos.img”。當想要打開保存過的文件時，首先要啟動Bz.exe，從菜單上選擇“文件”（File）→“打開”（Open），然后選擇目標文件，這樣原來保存的內容就能顯示出來了。可是這個時候不管我們怎么努力按鍵盤，它都一點反應也沒有。這是怎么回事？難道必須要一次性輸入到最后嗎？這個大家不必擔心，其實只要從菜單里選擇“編輯”（Edit）→“只讀”（Read Only）就可以進入編輯狀態啦。好了，我們繼續輸入。

如果家里的貓自由散漫慣了，不肯幫忙，而大家又不想用透明膠粘鍵盤這種土方法的話，不妨這樣：用鼠標選擇一部分0，然后從菜單選擇“編輯”（Edit）→“復制”（Copy）。簡簡單單復制粘貼幾次就可以大功告成了，這工具還真方便呀。

哦，對了，差點忘記一件重要的事——在地址0001F0和001400附近還有些地方不全是00，要像下圖那樣把它們也改過來，然后整體檢查一下，確認沒有輸入錯誤。

下面，我們把輸入的內容保存下來就完成了軟盤映像文件的制作，這時查看一下文件屬性，應該能看到文件大小正好是1474560字節（=1440×1024字節）。然后我們將這個文件寫入軟盤（具體后述），并用它來啟動電腦。如下所示，畫面上會顯示出“hello, world”這個字符串。目前的程序雖然簡單，但畢竟一打開電腦它就能夠自動啟動，還能在屏幕上顯示出一句話來，已經小小成功了哦。不過，我們現在還沒有結束這個程序的方法，所以想要結束的時候，只能把軟盤取出來后切斷電腦電源，或者重新啟動。

至于最關鍵的往磁盤上寫映像文件的方法，筆者已經預先準備好了一個程序。在介紹它的使用方法之前，我們先把筆者準備的工具全都安裝進來吧，這樣后面講解起來比較省事。下面我們就來看怎么安裝這些工具。

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打開附帶光盤，里面有一個名為tolset的文件夾，把這個文件夾復制到硬盤的任意一個位置上。現在里面的東西還不多，只有3MB左右，不過以后我們自己開發的軟件也都要放到這個文件夾里，所以往后它會越來越大，因此硬盤上最好留出100MB左右的剩余空間。工具安裝到此結束，我們既不用修改注冊表，也不用設定路徑參數，就這么簡單。而且以后不管什么時候，都可以把這整個文件夾移動到任何其他地方。用這些工具，我們不僅可以開發操作系統，還可以開發簡單的Windows應用程序或OSASK應用程序等。

接下來我們打開剛才安裝的tolset文件夾，在文件夾的名字上單擊鼠標右鍵，從彈出的菜單上選擇“新建”（New）→“文件夾”（Folder）。畫面上會顯示出缺省的文件夾名“新建文件夾”（New Folder），我們要把它改為“helloos0”，并把前面保存的映像文件helloos.img復制到這個文件夾里。另外，剛才安裝的tolset文件夾下有個名為z_new_w的子文件夾，其中有！cons_9x.bat和！cons_nt.bat這兩個文件，要把它們也復制粘貼到helloos0文件夾里。

接著，在文件夾helloos0里單擊鼠標右鍵，從彈出的菜單中選擇“新建”（New）→“文本文件”（Text Document），并將文件命名為“run.bat”，回車后屏幕上會顯示“如果改變文件擴展名，可能會導致文件不可用。確實要更改嗎？”的對話框，我們選擇“是”，創建run.bat文件。然后在run.bat文件名上單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單上選擇“編輯”（Edit），輸入下面內容并保存。

run.bat

copy helloos.img ..\z_tools\qemu\fdimage0.bin
..\z_tools\make.exe -C ../z_tools/qemu

然后按照同樣的步驟，創建install.bat，并將下列內容輸入進去。

install.bat

..\z_tools\imgtol.com w a: helloos.img

其實以上步驟創建的所有文件都已經給事先給大家準備好了，就放在附帶光盤中名為projects\01_day\helloos0的子文件夾里。所以大家只要把光盤上的helloos0復制下來，粘帖到硬盤的tolset文件夾里，所有的準備工作就瞬間完成了。

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好了，現在我們就來把這個有點像操作系統的軟件安裝到軟盤上吧。隨便從附近的小店里買片新軟盤來，在Windows下格式化一下（格式化方法：把軟盤插入磁盤驅動器后打開“我的電腦”，在“3.5吋軟盤”（3.5inches Floppy）A：上單擊鼠標右鍵，再選擇“格式化”（Format）即可）。對了，這個時候不要選擇“快速格式化”選項。然后用鼠標左鍵雙擊helloos0文件夾里的！cons_nt.bat文件（Windows95/98/Me的用戶需要雙擊！cons_9x.bat），屏幕上就會出現一個命令行窗口（console）。我們先仔細確認一下軟盤是否已經插好，然后在命令行窗口上輸入“install”并回車，這樣安裝操作就開始了。稍候片刻，等安裝程序執行完畢，我們的操作系統啟動盤也就做好了。完成安裝之后，也可以關閉剛才的命令行窗口了。

現在我們就用這張操作系統啟動軟盤來啟動一下電腦試試吧，肯定跟剛才一樣，會顯示出“hello, world”的字樣來。

在這里要提醒大家幾點：一是軟盤雖然不要求必須用全新的，但如果太舊的話，在讀寫過程中容易出問題，所以最好還是不要用太舊的軟盤。另外，就算是新盤，如果太便宜的話有時也用不了，若是發現有問題，就需要再去買一張。最后一點，一旦格式化或者往軟盤內安裝操作系統，就會把里面原有的東西全部覆蓋掉，所以大家千萬不要用存有重要文件的軟盤來嘗試哦。

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看到這里，大家可能會有各種問題：“這些我都明白，可是既要專門去買張軟盤，又要重啟電腦，實在太麻煩了，難道就沒有什么更簡單的方法嗎？”、“我家的電腦根本就沒有軟驅呀”、“我的電腦沒有什么重啟按鈕，也沒有關電源的開關，一旦啟動了這個奇怪的操作系統，就沒法終止啦”。其實這些問題筆者已經考慮到了，所以特意準備了一個模擬器。我們有了這個模擬器，不用軟盤，也不用終止Windows，就可以確認所開發的操作系統啟動以后的動作，很方便呢。

使用模擬器的方法也非常簡單，我們只需要在用！cons_nt.bat（或者是！cons_9x.bat）打開的命令行窗口中輸入“run”指令就可以了。然后一個名叫QEMU的非常優秀的免費PC模擬器就會自動運行。QEMU不是筆者開發的，它是由國外的一些天才們開發出來的。感謝他們！

“我按照你說的一步一步地做了一遍，可是不行呀！怎么回事呢？”會遇到這種情況的人肯定是個非常認真的人，可能真的完全按照上面步驟用二進制編輯器自己做了一個helloos.img文件出來。出現這種問題，肯定是因為文件中有輸入錯誤的地方，雖然筆者不知道具體錯在哪兒，不過建議最好檢查一下000000到000090，以及0001F0前后的數據。如果還是不行的話，那就干脆用附帶光盤中筆者做的helloos.img好了。

可能有些人嫌麻煩，懶得自己輸入，上來就直接使用光盤里的helloos.img文件，這當然也沒什么不可以；但筆者認為這種體驗（一點一點地輸入，再千辛萬苦地糾錯，最終功夫不負有心人取得成功）本身更難能可貴，建議大家最好還是親自嘗試一下。

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就這樣，我們沒有去改造現成的操作系統，而是從零開始開發了一個，并讓它運轉了起來（當然，如果別人承認這是個操作系統的話）。這太了不起了！大家完全可以在朋友們面前炫耀一番了。僅學習了幾個小時開發的一個初學者，就能從零開始做出一個操作系統，這本書不錯吧（笑）？這次我們考慮到從鍵盤直接輸入比較麻煩，所以就只讓它顯示了一條消息；如果能再多輸入一些內容的話，那僅用這種方法就可以開發任意一個操作系統（當然最大只能到1440KB）。現在唯一的問題是，我們還不知道之前輸入的那些“EB 4E 90 48 45……”到底是什么意思（而這也正是我們所面臨的最大問題）。今天剩下的時間，以及以后的29天時間里，我們都會講解這個問題。