第1天 从计算机结构到汇编程序入门

1 先动手操作

与其啰啰嗦嗦地写上一大堆，还不如实际动手开发来得轻松，我们这就开始吧。而且我们一上来就完全抛开前面的说明，既不用C语言，也不用汇编程序，而是采用一个迥然不同的工具来进行开发（笑）。

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有一种工具软件名为“二进制编辑器”（Binary Editor），是一种能够直接对二进制数进行编辑的软件。我们现在要用它来编辑出下图这样的文件。

也许有人会说“这样的工具我从来没有见过呀”，没关系，下面我们来详细地介绍一下。

首先打开下面这个网页：

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

点击“在此下载”（Download）的链接，下载文件Bz1621.lzh（在此非常感谢c.mos公司无偿公开这么好的软件）。当你读到本书的时候，也许会有新的版本发布，所以文件名可能会有所不同。接下来，安装下载下来的文件，然后双击启动Bz.exe程序。如果不能正常启动的话，可以参考上面网页的“★注意★”一项，按照上面的安装指导进行操作。

顺利启动的话屏幕上会出现如下画面。

好，让我们赶紧来输入吧，只要从键盘上直接输入EB4E904845……就可以了，简单吧。其中字符之间的空格是这个软件在显示时为方便阅读自动插入的，不用自己从键盘上输入。另外，右边的．N.HELLOIPL……部分，也不用从键盘输入，这是软件自动显示的。可能版本或者显示模式不一样的时候，右侧显示的内容会与下面的截图有所不同。不过不用往心里去，这些内容完全是锦上添花的东西，即使不一样也没事。

从000090开始后面全都是00，一直输入到最后168000这个地址。如果一直按着键盘上的“0”不放手的话，画面上的0就会不停地增加，但因为个数相当多，也还是挺花时间的。如果家里有只猫的话，倒是可以考虑请它来帮忙按住这个键（日本的谚语：想让猫来搭把手，形容人手不足，连猫爪子都想借用一下），或者也可以干脆就用透明胶把这个键粘上。

因为一下子输入到最后实在是挺花时间的，大家也许想保存一下中间结果，这时可以从菜单上选择“文件”（File）→“另存为”（Save As），画面上就会弹出保存文件的对话框。我们可以随便取个名字进行保存，笔者推荐使用“helloos.img”。当想要打开保存过的文件时，首先要启动Bz.exe，从菜单上选择“文件”（File）→“打开”（Open），然后选择目标文件，这样原来保存的内容就能显示出来了。可是这个时候不管我们怎么努力按键盘，它都一点反应也没有。这是怎么回事？难道必须要一次性输入到最后吗？这个大家不必担心，其实只要从菜单里选择“编辑”（Edit）→“只读”（Read Only）就可以进入编辑状态啦。好了，我们继续输入。

如果家里的猫自由散漫惯了，不肯帮忙，而大家又不想用透明胶粘键盘这种土方法的话，不妨这样：用鼠标选择一部分0，然后从菜单选择“编辑”（Edit）→“复制”（Copy）。简简单单复制粘贴几次就可以大功告成了，这工具还真方便呀。

哦，对了，差点忘记一件重要的事——在地址0001F0和001400附近还有些地方不全是00，要像下图那样把它们也改过来，然后整体检查一下，确认没有输入错误。

下面，我们把输入的内容保存下来就完成了软盘映像文件的制作，这时查看一下文件属性，应该能看到文件大小正好是1474560字节（=1440×1024字节）。然后我们将这个文件写入软盘（具体后述），并用它来启动电脑。如下所示，画面上会显示出“hello, world”这个字符串。目前的程序虽然简单，但毕竟一打开电脑它就能够自动启动，还能在屏幕上显示出一句话来，已经小小成功了哦。不过，我们现在还没有结束这个程序的方法，所以想要结束的时候，只能把软盘取出来后切断电脑电源，或者重新启动。

至于最关键的往磁盘上写映像文件的方法，笔者已经预先准备好了一个程序。在介绍它的使用方法之前，我们先把笔者准备的工具全都安装进来吧，这样后面讲解起来比较省事。下面我们就来看怎么安装这些工具。

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打开附带光盘，里面有一个名为tolset的文件夹，把这个文件夹复制到硬盘的任意一个位置上。现在里面的东西还不多，只有3MB左右，不过以后我们自己开发的软件也都要放到这个文件夹里，所以往后它会越来越大，因此硬盘上最好留出100MB左右的剩余空间。工具安装到此结束，我们既不用修改注册表，也不用设定路径参数，就这么简单。而且以后不管什么时候，都可以把这整个文件夹移动到任何其他地方。用这些工具，我们不仅可以开发操作系统，还可以开发简单的Windows应用程序或OSASK应用程序等。

接下来我们打开刚才安装的tolset文件夹，在文件夹的名字上单击鼠标右键，从弹出的菜单上选择“新建”（New）→“文件夹”（Folder）。画面上会显示出缺省的文件夹名“新建文件夹”（New Folder），我们要把它改为“helloos0”，并把前面保存的映像文件helloos.img复制到这个文件夹里。另外，刚才安装的tolset文件夹下有个名为z_new_w的子文件夹，其中有！cons_9x.bat和！cons_nt.bat这两个文件，要把它们也复制粘贴到helloos0文件夹里。

接着，在文件夹helloos0里单击鼠标右键，从弹出的菜单中选择“新建”（New）→“文本文件”（Text Document），并将文件命名为“run.bat”，回车后屏幕上会显示“如果改变文件扩展名，可能会导致文件不可用。确实要更改吗？”的对话框，我们选择“是”，创建run.bat文件。然后在run.bat文件名上单击鼠标右键，在弹出的菜单上选择“编辑”（Edit），输入下面内容并保存。

run.bat

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

然后按照同样的步骤，创建install.bat，并将下列内容输入进去。

install.bat

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

其实以上步骤创建的所有文件都已经给事先给大家准备好了，就放在附带光盘中名为projects\01_day\helloos0的子文件夹里。所以大家只要把光盘上的helloos0复制下来，粘帖到硬盘的tolset文件夹里，所有的准备工作就瞬间完成了。

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好了，现在我们就来把这个有点像操作系统的软件安装到软盘上吧。随便从附近的小店里买片新软盘来，在Windows下格式化一下（格式化方法：把软盘插入磁盘驱动器后打开“我的电脑”，在“3.5吋软盘”（3.5inches Floppy）A：上单击鼠标右键，再选择“格式化”（Format）即可）。对了，这个时候不要选择“快速格式化”选项。然后用鼠标左键双击helloos0文件夹里的！cons_nt.bat文件（Windows95/98/Me的用户需要双击！cons_9x.bat），屏幕上就会出现一个命令行窗口（console）。我们先仔细确认一下软盘是否已经插好，然后在命令行窗口上输入“install”并回车，这样安装操作就开始了。稍候片刻，等安装程序执行完毕，我们的操作系统启动盘也就做好了。完成安装之后，也可以关闭刚才的命令行窗口了。

现在我们就用这张操作系统启动软盘来启动一下电脑试试吧，肯定跟刚才一样，会显示出“hello, world”的字样来。

在这里要提醒大家几点：一是软盘虽然不要求必须用全新的，但如果太旧的话，在读写过程中容易出问题，所以最好还是不要用太旧的软盘。另外，就算是新盘，如果太便宜的话有时也用不了，若是发现有问题，就需要再去买一张。最后一点，一旦格式化或者往软盘内安装操作系统，就会把里面原有的东西全部覆盖掉，所以大家千万不要用存有重要文件的软盘来尝试哦。

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看到这里，大家可能会有各种问题：“这些我都明白，可是既要专门去买张软盘，又要重启电脑，实在太麻烦了，难道就没有什么更简单的方法吗？”、“我家的电脑根本就没有软驱呀”、“我的电脑没有什么重启按钮，也没有关电源的开关，一旦启动了这个奇怪的操作系统，就没法终止啦”。其实这些问题笔者已经考虑到了，所以特意准备了一个模拟器。我们有了这个模拟器，不用软盘，也不用终止Windows，就可以确认所开发的操作系统启动以后的动作，很方便呢。

使用模拟器的方法也非常简单，我们只需要在用！cons_nt.bat（或者是！cons_9x.bat）打开的命令行窗口中输入“run”指令就可以了。然后一个名叫QEMU的非常优秀的免费PC模拟器就会自动运行。QEMU不是笔者开发的，它是由国外的一些天才们开发出来的。感谢他们！

“我按照你说的一步一步地做了一遍，可是不行呀！怎么回事呢？”会遇到这种情况的人肯定是个非常认真的人，可能真的完全按照上面步骤用二进制编辑器自己做了一个helloos.img文件出来。出现这种问题，肯定是因为文件中有输入错误的地方，虽然笔者不知道具体错在哪儿，不过建议最好检查一下000000到000090，以及0001F0前后的数据。如果还是不行的话，那就干脆用附带光盘中笔者做的helloos.img好了。

可能有些人嫌麻烦，懒得自己输入，上来就直接使用光盘里的helloos.img文件，这当然也没什么不可以；但笔者认为这种体验（一点一点地输入，再千辛万苦地纠错，最终功夫不负有心人取得成功）本身更难能可贵，建议大家最好还是亲自尝试一下。

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就这样，我们没有去改造现成的操作系统，而是从零开始开发了一个，并让它运转了起来（当然，如果别人承认这是个操作系统的话）。这太了不起了！大家完全可以在朋友们面前炫耀一番了。仅学习了几个小时开发的一个初学者，就能从零开始做出一个操作系统，这本书不错吧（笑）？这次我们考虑到从键盘直接输入比较麻烦，所以就只让它显示了一条消息；如果能再多输入一些内容的话，那仅用这种方法就可以开发任意一个操作系统（当然最大只能到1440KB）。现在唯一的问题是，我们还不知道之前输入的那些“EB 4E 90 48 45……”到底是什么意思（而这也正是我们所面临的最大问题）。今天剩下的时间，以及以后的29天时间里，我们都会讲解这个问题。