8086汇编和c语言混合实现操作系统

1、实验三一、实验目的1. 掌握TASM汇编语言与TURBO C语言汇合编程的方法。2. 实现内核与引导程序分离，掌握软盘上引导操作系统方法。3. 设计并实现一种简单的作业控制语言，建立具有较友好的控制命令的批处理原型操作系统，掌握操作系统提供用户界面和内部功能的实现方法。二、实验内容在实验二的基础上，进化你的原型操作系统，增加下列操作系统功能：(1)将原型操作系统分离为引导程序和MYOS内核，由引导程序加载内核；(2)内核由汇编语言kernal.asm和c语言kernal.c二个模块生成；(3)利用C语言实现作业控制语言mJCB，原型操作系统在当前行显示一个指示符(可以是简单的一个字符或你的学号

2、之类)，允许用户输入一行命令（回车结束，语法由你设计），操作系统解释命令并完成相应的功能(3个以上的内置功能，如time、date、asc等，而且能执行软盘上的某个用户程序)，并在你的实验报告中详细介绍你的mJCB语言的语法格式和功能。三、实验报告1、涉及的基础知识和实验环境工具综述、你的解决方案包括程序算法原理或流程图、程序模块说明、变量定义与作用说明、数据结构组织等A 实验环境工具综述：本次试验环境为VMware9平台上搭建的8086虚拟机，编译器为tasm,tcc，链接器为tlink，通过Winhex剪辑2进制文件，并用DiskWriter工具将主程序写入虚拟软盘，通过虚拟机加载软盘实现

3、裸机运行。B 算法原理：a) 计算机启动后，通过引导扇区加载软盘上余下的有效扇区。b) 引导扇区安装必要的中断，如8号中断用以动态显示时间，21号中断用以用户程序的返回，设置栈指针，数据段指针，建立c语言运行环境，设置计数器，用以动态显示时间。配置完成后，转入基于c语言的控制程序的运行。c) 基于c语言的控制程序无限重复向输入端请求命令，解析命令，跳转调用对应程序，但接收到重启命令时重启，接到关机命令时进行关机。d) 系统总的实现为引导程序(osa.asm)，汇编实现的c语言函数库(clib.asm)，汇编实现的中断程序库(oslib.asm)，c语言实现的控制台程序(osc.c)。e) 由于

4、系统已搭建c语言运行环境，并提供了相应的库，再提供一个供用户用于链接c语言程序的启动程序，用户程序即可完全由c语言实现。启动程序指定用户程序的偏移(如c9000.asm指定了用户的c程序偏移为9000h，可更改启动程序中的org来更改目标程序的偏移)，并能够返回控制台（通过调用自己安装的int 21H返回）。C 程序模块说明：a) clib.asm中汇编实现的c函数库extern char cls();功能：清屏，清空第0页的显存输入：无返回：无extern int puts(const char * str);功能：向当前光标位置输出字符串输入：字符串首地址返回：输出字符个数extern c

5、har* gets(char* str);功能：读取字符串输入：字符串首地址返回：字符串首地址extern int strlen(const char *str);功能：求以0结束的字符串的长度输入：字符串首地址返回：字符从长度extern int getchar(void);功能：读取字符输入：无返回：字符的ascii码extern int putchar(int c);功能：输出字符输入：字符c返回：字符cextern unsigned int port_in8(unsigned int port);功能：从port端口读入8位数据输入：端口号返回：读取的数据extern unsigned

6、 int port_in16(unsigned int port); 功能：从port端口读入16位数据输入：端口号返回：读取的数据extern void port_out8(unsigned int port, unsigned int value); 功能：向port端口输出8位数据value输入：端口号和数据返回：无 extern void port_out16(unsigned int port, unsigned int value); 功能：从port端口输出16位数据value输入：端口号和数据返回：无extern void setp_cursor(unsigned int bh

7、, unsigned int dh, unsigned int dl); 功能：将第bh页的指针置于dh行dl列 输入：页号bh，行号dh，列号dl 返回：无extern void run_pro(int ord); 功能：运行程序地址表中第ord号程序输入：程序序号返回：无b) 主控制程序：osc.cextern char cls(); extern int puts(const char * str);extern char* gets(char* str);extern int strlen(const char *str);extern int getchar(void);extern

8、 int putchar(int c);extern unsigned int port_in8(unsigned int port);extern unsigned int port_in16(unsigned int port);extern void port_out8(unsigned int port, unsigned int value);extern void port_out16(unsigned int port, unsigned int value);extern void setp_cursor(unsigned int bh, unsigned int dh, un

9、signed int dl);extern void run_pro(int ord);void inttostr(int x, char *str);int strtoint(char *str);unsigned int bcdtodex(unsigned int x);void get_date(char* buf);/*yy-mm-dd*/void set_date(char *buf);void get_time(char* buf);/*hh:mm:ss*/void set_time(char *buf);void pre_time();void interface();int s

10、trcmp(char str1, char str2);void atoA(char *buf);int deal(char *buf);int inside(int min, int max, int x);int change_time(int paras);int islegal(int y, int m, int d);int change_date(int paras);int shutdown(int paras);int reboot(int paras);int jc(int paras, char *buf);char buffer80;int control = 1;cha

11、r Exit_Message30 = "nPress any key to exit."unsigned int add_Table30 = 0x9000, 0, 0xa000, 0, 0xb000, 0;cmain()int paras;control = 0;while (1)cls();interface();gets(buffer);setp_cursor(0, 6, 0);paras = deal(buffer);if (paras != 0) jc(paras, buffer);puts(Exit_Message);getchar();c) 用户程序：cx0.c

12、 cx1.c2、实验步骤、操作的主要过程、运行结果、屏幕画面截图等A 实验步骤a) 编写代码b) 在dosbox上执行批处理文件0.bat，得到，执行9000.bat得到用户程序1，执行a000.bat得到用户程序2c) 使用WinHex将中7e00h到结束的所有数据写到虚拟软盘文件Tinix.img偏移为0的位置处，将用户程序1和用户程序2对应的代码写到1400h和2400h处。d) 从软盘启动虚拟机B 屏幕截图a) 开机界面b) 时间设置c) 日期设置 d) 运行程序地址表中的用户程序e) 指令参数错误检查f) 执行重启命令，由于重启时无法截图，只提供命令输入界面g) 关机指令C 指令总结

13、a) Time 修改cmos时间，不需要参数b) Date 修改cmos日期，不需要参数c) Run x执行第x号用户程序，1<=x<=2，安装新程序x需扩展。d) Reboot 重启，不需要参数e) Shutdown 关机，不需要参数四、实验心得体会A. 程序c语言环境的配置和实现，应基于编译器tcc默认的调用规范cdecl。a) cdecl在8086上对c语言参数的入栈顺序为从右向左入栈，对栈的恢复由程序调用者caller实现，汇编实现c语言函数库时，不需要在函数中对栈进行恢复。在汇编程序中调用c实现的函数，对参数压栈和对函数返回后要注意恢复。b) cdecl对函数的返回值，8

14、位，16位和32位分别存放于al、ax、dx和ax中，汇编中调用c实现的函数时返回值的获取为以上寄存器。c) cdecl只对ds，ss，bp，si，di等寄存器进行保护。当在汇编中调用c实现的函数时，若通用寄存器ax，bx，cx，dx中存在有意义的值，要自行进行压栈保护。B. 实现tcc的过程中，发现tcc在栈的处理上存在bug。tcc编译tcc_bug文件得到的二进制文件，通过debug反汇编解析，发现，tcc对函数中的临时字符串buf的取值从bx + offset中取（产生错误的位置在tcc_bug.c文件中有标注），而bx默认的段地址为ds而不是ss。当ds不等于ss时，会取出错误的值，

15、产生乱码。解决方法：通过在引导程序中配置c语言环境时ds和ss设置相同的值，成功解决产生乱码的问题。C. 由于8086程序在dos上运行是使用int 21h的4ch号功能返回控制台，本次实验对安装了仅有单个iret指令的21h中断，来实现初步对dos程序的小的兼容，用于与用户的c语言链接的启动程序使用int 21h调用安装的iret进行返回控制台。Osc.cextern char cls(); extern int puts(const char * str);extern char* gets(char* str);extern int strlen(const char *str);ext

16、ern int getchar(void);extern int putchar(int c);extern unsigned int port_in8(unsigned int port);extern unsigned int port_in16(unsigned int port);extern void port_out8(unsigned int port, unsigned int value);extern void port_out16(unsigned int port, unsigned int value);extern void setp_cursor(unsigned

17、 int bh, unsigned int dh, unsigned int dl);extern void run_pro(int ord);void inttostr(int x, char *str);int strtoint(char *str);unsigned int bcdtodex(unsigned int x);void get_date(char* buf);/*yy-mm-dd*/void set_date(char *buf);void get_time(char* buf);/*hh:mm:ss*/void set_time(char *buf);void pre_t

18、ime();void interface();int strcmp(char str1, char str2);void atoA(char *buf);int deal(char *buf);int inside(int min, int max, int x);int change_time(int paras);int islegal(int y, int m, int d);int change_date(int paras);int shutdown(int paras);int reboot(int paras);int jc(int paras, char *buf);char

19、buffer80;int control = 1;char Exit_Message30 = "nPress any key to exit."unsigned int add_Table30 = 0x9000, 0, 0xa000, 0, 0xb000, 0;cmain()int paras;control = 0;while (1)cls();interface();gets(buffer);setp_cursor(0, 6, 0);paras = deal(buffer);if (paras != 0) jc(paras, buffer);puts(Exit_Mess

20、age);getchar();/*control = 1;*/void inttostr(int x, char *str)int l = 0;int i, offset;char buf10;if (x = 0) str0 = '0'str1 = 0;return;if (x < 0)x = -x;offset = 1;str0 = '-'elseoffset = 0;while (x > 0)bufl = x % 10 + '0'x = x / 10;l+;for (i = 0; i < l; +i)strl - i - 1

21、 + offset = bufi;strl + offset = 0;int strtoint(char *str)int len = strlen(str);int i;int sou;int p;int ans; if (str0 = '-')sou = 1;p = -1;elsesou = 0;p = 1;ans = 0;for (i = sou; i < len; +i)ans = ans * 10 + (stri - '0');return ans * p;unsigned int bcdtodex(unsigned int x)return (

22、x >> 4) * 10 + (x & 0xf);void get_date(char* buf)/*yy-mm-dd*/unsigned int y, m, d;port_out8(0x70, 9); /*获取年*/y = port_in8(0x71) & 0xff;buf0 = (y >> 4) + '0'buf1 = (y & 0xf) + '0'buf2 = '-'port_out8(0x70, 8);/*获取月*/m = port_in8(0x71) & 0xff;buf3 = (

23、m >> 4) + '0'buf4 = (m & 0xf) + '0'buf5 = '-'port_out8(0x70, 7);/*获取日*/d = port_in8(0x71) & 0xff;buf6 = (d >> 4) + '0'buf7 = (d & 0xf) + '0'buf8 = 0;void set_date(char *buf)unsigned int y, m, d;y = (buf0 - '0') << 4) + buf

24、1 - '0'port_out8(0x70, 9); port_out8(0x71, y);m = (buf3 - '0') << 4) + buf4 - '0'port_out8(0x70, 8);port_out8(0x71, m);d = (buf6 - '0') << 4) + buf7 - '0'port_out8(0x70, 7);port_out8(0x71, d);void get_time(char* buf)/*hh:mm:ss*/unsigned int h, m, s

25、;port_out8(0x70, 4); /*获取时*/h = port_in8(0x71) & 0xff;buf0 = (h >> 4) + '0'buf1 = (h & 0xf) + '0'buf2 = ':'port_out8(0x70, 2);/*获取分*/m = port_in8(0x71) & 0xff;buf3 = (m >> 4) + '0'buf4 = (m & 0xf) + '0'buf5 = ':'port_out8(0x

26、70, 0);/*获取秒*/s = port_in8(0x71) & 0xff;buf6 = (s >> 4) + '0'buf7 = (s & 0xf) + '0'buf8 = 0;void set_time(char *buf)unsigned int h, m, s;h = (buf0 - '0') << 4) + buf1 - '0'port_out8(0x70, 4); port_out8(0x71, h);m = (buf3 - '0') << 4)

27、+ buf4 - '0'port_out8(0x70, 2);port_out8(0x71, m);s = (buf6 - '0') << 4) + buf7 - '0'port_out8(0x70, 0);port_out8(0x71, s);void pre_time()char buf20;/*setp_cursor(0, 1, 62);*/*puts("Time:");*/setp_cursor(0, 1, 70);get_time(buf);puts(buf);/*setp_cursor(0, 2, 62

28、);*/*puts("Date:");*/setp_cursor(0, 2, 70);get_date(buf);puts(buf);void interface()int i;int pos4;pos0 = 0;pos1 = 8;pos2 = 60;pos3 = 79;cls();setp_cursor(0, 0, 0);for (i = 0; i < 80; +i)putchar('=');for (i = 0; i < 4; +i)setp_cursor(0, 1, posi);putchar('|');for (i = 0

29、; i < 4; +i)setp_cursor(0, 2, posi);putchar('|');setp_cursor(0, 3, 0);for (i = 0; i < 80; +i)putchar('=');setp_cursor(0, 1, 2);puts("Lab03");setp_cursor(0, 1, 62);/*把以下部分放到pre_time，乱码，寻址问题？*/puts("Time:");setp_cursor(0, 2, 62);puts("Date:");pre_tim

30、e();setp_cursor(0, 2, 30);puts("MYOS 3.0");setp_cursor(0, 4, 0);puts("Input command:");setp_cursor(0, 5, 0);for (i = 0; i < 80; +i)putchar('-');setp_cursor(0, 4, 14);int strcmp(char str1, char str2)int len1 = strlen(str1);int len2 = strlen(str2);int i = 0, j = 0;while

31、(i < len1 && j < len2 && str1i = str2j)i+;j+;return (str2j - str1i);void atoA(char *buf)int len = strlen(buf);int i;for (i = 0; i < len; +i)if ('a' <= bufi && bufi <= 'z') bufi -= 'a' - 'A'int deal(char *buf)int len = strlen(buf)

32、;int pos = 0;int pos0 = 0;int paras;paras = 0;atoA(buf);while (pos < len)while (bufpos = ' ') pos+;if (pos < len) paras+;while (pos < len && bufpos != ' ')bufpos0 = bufpos;pos0+;pos+;bufpos0 = 0;pos0+;pos+;return paras;int inside(int min, int max, int x)return (min &

33、lt;= x && x <= max);int change_time(int paras)char t10;int h, m, s;int tx6;int x, i;tx0 = 0; tx1 = 1; tx2 = 3; tx3 = 4; tx4 = 6; tx5 = 7;if (paras != 1) puts("-2: Parameter is wrong!");return -2;puts("Input time "hh:mm:ss": ");gets(t);x = 0;for (i = 0; i <

34、 6; +i)if (!inside('0', '9', ttxi) x = 1; if (x = 0 && strlen(t) = 8 && t2 = ':' && t5 = ':')t2 = 0; t5 = 0;h = strtoint(t + 0);m = strtoint(t + 3);s = strtoint(t + 6);if (inside(0, 23, h) && inside(0, 59, m) && inside(0, 59, s)

35、set_time(t);elsex = 1;if (x = 1)puts("-3: The time you inputed is wrong!");return -3;puts("0: Success!");return 0;int islegal(int y, int m, int d)if (m = 1 | m = 3 | m = 5 | m = 7 | m = 8 | m = 10 | m = 12) && (1 <= d && d <= 31) return 1;if (m = 4 | m = 6 |

36、 m = 9 | m = 11) && (1 <= d && d <= 30)return 1;if (m = 2 && ( (y % 4 = 0) && (y % 100 != 0) | (y % 400 = 0) && (1 <= d && d <= 29) ) | (1 <= d && d <= 28) return 1;return 0;int change_date(int paras)char t10;int y, m, d;int t

37、x6;int x, i;tx0 = 0; tx1 = 1; tx2 = 3; tx3 = 4; tx4 = 6; tx5 = 7;if (paras != 1) puts("-2: Parameter is wrong!");return -2;puts("Input date "YY-MM-DD": ");gets(t);x = 0;for (i = 0; i < 6; +i)if (!inside('0', '9', ttxi) x = 1; if (x = 0 && strl

38、en(t) = 8 && t2 = '-' && t5 = '-')t2 = 0; t5 = 0;y = strtoint(t + 0);m = strtoint(t + 3);d = strtoint(t + 6);if (islegal(y, m, d)set_date(t);elsex = 1;if (x = 1)puts("-3: The date you inputed is wrong!");return -3;puts("0: Success!");return 0;int r

39、un(int paras, char buf)int ord;/*buf整理后前3个字符为run，第4个为0，第五个开始为序号*/if (paras != 2 | !inside('1', '2', buf4)puts("-2: Parameter is wrong!");return -2;ord = strtoint(buf + 4);run_pro(ord - 1);return 0;int shutdown(int paras)if (paras != 1)puts("-2: Parameter is wrong!"

40、;);return -2;puts("Shutting down.");port_out16(0x1004, 0x2001);int reboot(int paras)if (paras != 1)puts("-2: Parameter is wrong!");return -2;port_out8(0x64, 0xfe);int jc(int paras, char *buf)int i;if (strcmp(buf, "TIME") = 0) return change_time(paras);if (strcmp(buf, &q

41、uot;DATE") = 0) return change_date(paras);if (strcmp(buf, "SHUTDOWN") = 0) return shutdown(paras);if (strcmp(buf, "REBOOT") = 0) return reboot(paras);if (strcmp(buf, "RUN") = 0) return run(paras, buf);puts("Command is wrong!");return -1;Oas.asmextern macr

42、o %1 extrn %1endmextern _cmain:nearextern _pre_time:nearextern _add_Table:near.8086_TEXT segment byte public 'CODE'assume cs:_TEXTDGROUP group _TEXT,_DATA,_BSS ;让所有的标号都有基于DGROUP的偏移org 7c00Hstart:mov ax,csmov ds,ax; DS = CSmov es,ax; ES = CSmov ss, ax; SS = csmov sp, 0h mov ax, csmov es, axmo

43、v bx, 7e00Hmov ah, 2mov al, 30mov dl, 0mov dh, 0mov ch, 0mov cl, 2int 13H;安装新的8号中断clipush esxor ax, axmov es, axmov ax, offset int_8mov word ptr es:20h, axmov ax, csmov es:22h, axpop essti;安装供运行中程序返回的iret指令到21H中clipush esxor ax, axmov es, axmov ax, offset int_21mov word ptr es:4 * 21h, axmov ax, csm

44、ov es:4 * 21h + 2, axpop essticall near ptr set_Timercall near ptr _cmainmov ax, 4c00Hint 21Hinclude clib.asminclude oslib.asmtest_x:push axpush bxpush esmov ax, 0b800hmov es, axmov bx, 160mov ax, es:bxinc axmov es:bx, axpop espop bxmov al, 20hout 20h, alout 0a0h, alpop axiret_TEXT ends_DATA segment

45、 word public 'DATA'_DATA ends_BSSsegment word public 'BSS'_BSS endsend startclib.asm; +; clib.asm; +; 以下的函数，有c语言函数标志的默认不对通用寄存器进行保护; 没有c语言函数标志的有实现对通用寄存器的保护;*; char *gets(char *str) *;*;读取到换行符时结束，get使用charstack结构来保存读取的字符;单次读取的字符有限，默认为charstack的topmax，加上最后的NULL为topmax+1public _gets_gets

46、 procpush bpmov bp, sp ;bp/ip/strpush simov ah, 4call near ptr charstackmov si, ss:bp + 4mov ah, 3;读取光标位置，供charstack显示字符串mov bh, 0int 10Hmov bx, 0007H_gets_1:mov ah, 0int 16hcmp al, 13je _gets_return;是否为回车符，yes>结束cmp al, 08je _gets_2;是否为Backspace;yes>删除字符2cmp al, 32jb _gets_1;是否为可视字符cmp al, 12

47、6ja _gets_1;是否为可视字符mov ah, 0call near ptr charstack;入栈处理jmp _gets_3;>显示字符串3_gets_2:;删除字符2mov ah, 1call near ptr charstack;出栈处理_gets_3:;显示字符串mov ah, 2call near ptr charstackjmp _gets_1;继续读取字符_gets_return:mov ah, 0mov al, 0call near ptr charstackmov ax, 10push axcall near ptr _putcharpop cxmov ax,

48、si;返回字符串地址pop sipop bpret_gets endp;函数名称:charstack;功能:存放最多topmax个字符;函数输入:ah=功能号，0表示入栈，1表示出栈，2表示显示，3返回栈当前大小;4表示清空栈;ds:si指向字符栈空间起始地址;上升型空栈;对于0号功能：al=入栈字符;对于1号功能：al=返回字符;对于2号功能：dh、dl分别表示行和列号，bh为页号，bl为属性;对于3号功能：ax返回top值;对于4号功能：清空栈top、len = 0; bug 由于int 10H 在窗口右下角，输出字符串长于有限位数时，; 会自动将显存中内容向上挪动一行，并且不会回退，跟d

49、os一样，; 所有不太好看，没了topmax equ 65charstack procjmp short charstack_startptabledw charstack_push, charstack_popdw charstack_show, charstack_sizedw charstack_cleartopdw 0lendw 0charstack_start:push bxpush cxpush dxpush bppush escmp ah, 4ja charstack_returnmov cl, ahmov ch, 0add cx, cxmov bp, cxjmp word pt

50、r cs:bp + ptablecharstack_push:cmp word ptr cs:top, topmaxjne charstack_push_1sub word ptr cs:top, 1charstack_push_1:mov bx, cs:topmov si + bx, aladd word ptr cs:top, 1jmp short charstack_returncharstack_pop:cmp word ptr cs:top, 0je charstack_returndec word ptr cs:topmov bx, cs:topmov al, si + bxjmp short charstack_returncharstack_show:push axmov cx, cs:lenmo