Notes on A x64 OS
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一个64位操作系统的设计与实现（田宇著）。一年前，读过一本32位操作系统实现的书，好像叫 Orange’s ，大概看到保护模式那里就没法再看下去了（读不懂），现在出了新书，讲64位OS的实现，不管怎么样先读起来，然后慢慢记录叭~

**notes INT 10h** chapter3的第一个boot.asm里面有个清屏的操作，按照书上的代码：

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    mov ax, 0600h
    mov bx, 0700h
    mov cx, 0
    mov dx, 0184h
    int 10h

实现不了鸭（指如果运行在bochs里的话）。``int 10h`` 主要是实现屏幕指定矩形区域的文字向上滚动的功能。若 ``al`` 设置成 ``00h`` 的话，是整个矩形区域的全体文字全部上移，所以书上说的若 ``al`` 设置成 ``00h`` 后面的几个参数都不需要管应该是不对的？（我的理解是至少要设置矩形区域的大小能够超过bochs显示的大小，然后把文字都向上移走，这样就实现了清屏的效果），我的代码如下所示：

::

    mov ax, 0600h
    mov bx, 0700h
    mov cx, 0000h
    mov dx, 0ffffh
    int 10h

这里 ``bx`` 设置区域属性的背景都是黑色的，``cx`` 设置矩形左上角坐标，``dx`` 设置矩形右下角坐标，我给设置成了最大的 ``0ffffh`` ，因为我也不知道这个bochs的窗口到底是多大，先放最大的可以偷懒。 T^T

**mistake?** p45求根目录占用的扇区数，根据书中所给数据所列出来的式子是算不到14个扇区这个结果的，但是按照

.. math::

    根目录扇区数 = (根目录中的表项数 * 表项所占字节数) / 512 
    
这个公式算出来确实是14（怀疑是公式列错了）。

**notes LBA and CHS** LBA - Logical Block Addressing，CHS - Cylinder-Head-Sector。逻辑块寻址和柱面/磁头/扇区格式的磁盘扇区号之间的转换。LBA格式的很好理解应该，逻辑寻址，所以扇区号就从0开始递增就可以了。关键是柱面/磁头/扇区格式的扇区号是怎么排的。首先，磁盘会有好多个盘面，每个盘面就有点像一张光盘，然后有很多张“光盘”叠起来，每个盘面分成很多个同心圆，每个圆就叫一个 **磁道** ，那因为有很多个盘面叠加，所以每个盘面上同样位置的磁道，在空间上面就好像组成了一个圆柱，每个盘面的相同位置的同心圆叠加一起形成的面叫做 **柱面** ，每一个磁道会分成很多个段，每个段就叫一个 **扇区** （老式的磁盘，每一个磁道所存储的数据量是一致的，这样的话越是外围的磁道密度就会越小，因为它的周长长，相反越是内部的磁道密度就会越大）。最后还有一个磁头的概念，假设我现在要开始读取一个磁道上面的内容，那就是有一个磁头，转过这个磁道的一圈，就算读取了一个磁道，那从哪个地方开始读，就是 **磁头** 的位置。

每个盘面都有两个面，每个面都可以存储数据，所以一个盘面应该有两个 **磁头** （上下两个）。一个盘面有多少个磁道整个磁盘就有多少个 **柱面** （这个应该也很好理解）。假设盘面的计数是从底下向上的，那最底下的盘，就有0号（在下面）和1号（在上面）两个盘面，这样的话，其实就是有0号和1号这两个磁头。柱面的计数是从外部向内部计数，最外面的柱面记为0，然后向里面递增。最后就是从磁头开始，转过一圈磁道，那从磁头开始，就是1号扇区，然后递增转完一圈（CHS计数里面柱面和磁头都是从0开始，好像唯独每个磁道的扇区是从1开始算的）。以书上那个1.44M的软盘算的话，设置一个磁道有18个扇区。举例：按照CHS如果是 0/0/12 这个扇区那就是，0号柱面，也就是最外面那个柱面的，0号磁头，那就是最下面那个盘面的下面的12号扇区，那就是从磁头开始转到第12个扇区。这个扇区对应的LBA扇区号就应该是11号（LBA是从0开始计数的）。如果是0/0/18，这个扇区表示的是0号柱面的0号磁头的最后一个扇区，对应LBA应该为17。0/1/1表示是还是0号柱面，但是是1号磁头，也就是变成了最底下那个盘的上面那个面， （括号内废弃，因为我rst没找到删除线标记哎quq。然后是那个面的最外面那个磁道（因为柱面是0）的第一个扇区，对应的LBA应该为18这里是划掉的是我自己理解上面出错了，所谓的柱面号，理解成磁道号或许好一点，这一个代表的是CHS里面的那个H的数值，所谓的磁头号，反而是代表了是哪一个盘面，我感觉下面那个我自己写的公式里的字母的表述好像有点倒了...）所以这样的话CHS的变化就是，先把0号整个柱面都用完，那这个柱面会有很多个盘面组成，其中每个盘面都会提供两个面，也就是两个磁头。接着就从最下面的那个磁头开始，转一圈就算用完了这个面。然后换上面那个面（也就是上面那个磁头），再继续...这样的话，第一个柱面用完了，之后就有点像整个磁头都向里面缩进一个磁道，然后再开始...，再开始的时候就是1号柱面了，得到了这样的关系就能得出LBA和CHS之间的换算关系。

.. math::

    LBA = ((c * hpc) + h) * sph + (s - 1)

    c = LBA / (hpc * spt)

    h = (LBA / spt) mod hpc

    s = (LBA mod spt) + 1

其中 `c` ， `h` 和 `s` 分别代表柱面号，磁头号和扇区号， `hpc` 和 `sph` 分别代表每柱面拥有的磁头数和每磁头（或者说每磁道）拥有的扇区数。 `sph` 写作 `spt` 或许更好（wiki上是 `spt` ）。

**mistake?** 555我感觉书上的46页3-1的LBA转换为CHS的公式好像也没有写对。QuQ 噢，对不起，没有错，好像是一种不同的计算方法，我仔细看看先。**Here!** 在这里解释上面划掉的和书上的那个公式。（括号内废弃。书上的公式表示的 x面/x道/x扇区指的是第x个盘面的第x个磁道上的第x个扇区。这个和我上面写的区别在哪里呢，我上面的那个CHS是指第 `c` 个柱面（也就是第 `c` 个磁道）的第 `h` 个磁头（也就是哪个盘面）的第 `s` 个扇区。如果写的通顺一点那就是，第 `h` 个磁头（哪个盘面）上的第 `c` 个磁道（柱面）上的第 `s` 个扇区。如果我的理解正确的话，那么书上的那个x面/x道/x扇区是不符合CHS的原本的意思的。但是这两种意思都遵循同样的计算规则，也就是我上面最后说的：一定是先把一个柱面的磁道全部用完，然后再去用里面的磁道。最后，哎等等？那按照书上的写法写到INT 13h里面去是能找到的，岂不是我看的CHS的计算规则不是INT 13h采用的？？？）好了好了，都是一样的，（我大概是受到了一篇CSDN博客的影响，`链接 <https://blog.csdn.net/pi408637535/article/details/38464491>`_）来梳理一下书上的公式。首先用LBA除以每磁道扇区数（即spt），得到商Q和余数R，将商Q右移1位得到 `c` 的值（也就是说，把Q除以2，因为1.44的软盘hpc就是2，所以得到的 `c` 就是通过我们的公式算出来的，只是说计算的顺序不太一样），然后这里需要贴一下书上写的一个代码，是读取一个扇区的函数 ``Func_ReadOneSector`` 的片段:

::

    div bl
    inc ah
    mov cl, ah
    mov dh, al
    shr al, 1
    mov ch, al
    and dh, 1

先说#s，#s的值就是R+1，这个应该没什么好说的，根据上面写的公式还有书上的计算顺序就很容易看出来了。重点是在1.44M下这个#h也就是磁头号的求法。下班了也没搞懂为什么#h就是Q... 啊啊啊啊啊，这个我感觉是书上真的写错了，书上写的商Q就是磁头号喔，但是代码上面却有这一句 ``and dh， 1`` ， ``dh`` 在INT 13h里面就是代表的磁头号，说明要将商Q和1做与，结果就是磁头号。**敲黑板！** 和1做与，是和0001与，不是1111，5555... （讲道理按照公式应该是要mod 2，mod 2和 和1做与 是一样的结果鸭，神奇的数学...）

？？？后面这个Loader是认真的？这是人能看懂的吗？