Question

我正在尝试编写一个bootloader。我想编译一些 C 代码，以便引导加载程序可以将其加载到内存中并跳转到那里。

我有两个问题：

调用约定与x86上的相同吗？即，堆栈上的参数，从左到右。
如何使用gcc生成原始二进制文件？

Answer 1

您可以使用链接描述文件使用gcc链接器创建纯二进制文件。关键是OUTPUT_FORMAT（二进制）指令：

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FILE: linker.ld
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OUTPUT_FORMAT(binary)
SECTIONS {
    .text : { *(.text) }
    .data : { *(.data) }
    .bss  : { *(.bss)  }
}
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我在makefile中调用了链接器，如下所示（而linker.ld是链接描述文件）：

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ld -T linker.ld loaderEntry.o loaderMain.o -o EOSLOAD.BIN -L$(lib) -lsys16
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我用

编译了目标代码

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gcc -nostdinc -nostdlib -ffreestanding -c <code files> -o theObjectCode.o
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为了摆脱不能在16位模式下工作的标准库。

用于握手MBR加载器和引导加载程序我使用了以下loaderMain.Scc汇编代码（loaderMain.o必须是传递给链接器的第一个文件，位于地址偏移量0x0000，如上所示）。我使用-code16gcc指令来生成16位代码。但是，生成的代码可能不适用于旧的x86机器，因为我使用不兼容代码说明（％esp，$ ebp，leave等）仅适用于较新型号。

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FILE: loaderEntry.S
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  .text
  .code16gcc

  // the entry point at 0x9000:0x0000 // this is where I did a far call to by the MBR
  .globl loaderMain   // loader C entry function name declaration
  push  %cs           // initialize data segments   with same value as code segment
  pop   %ax           // (I managed only tiny model so far ...)
  movw  %ax, %ds
  movw  %ax, %es
  movw  %ax, %fs
  movw  %ax, %gs
  movw  %ax, %ss      // initialize stack segment with same value as     code segment
  movl  $0xffff, %esp // initialize stack pointers with 0xffff (usage of extended (dword) offsets does not work, so we're stuck in tiny model)
  movl  %esp, %ebp
  call  loaderMain   // call C entry function

  cli // halt the machine for the case the main function dares to return
  hlt
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汇编代码调用已在C语言文件loaderMain.c中定义的符号。为了生成16位模式兼容代码，您必须在使用的每个C文件中的第一行代码之前声明16位指令集的使用。这只能通过内联汇编指令AFAIK来完成：

  asm(".code16gcc\n"); // use 16bit real mode code set

  /*  ... some C code .. */


  // ... and here is the C entry code ... //
  void loaderMain() {
    uint cmdlen = 0;
    bool terminate = false;
    print(NL);
    print(NL);
    print("*** EOS LOADER has taken over control. ***\r\n\r\n");
    print("Enter commands on the command line below.\r\n");
    print("Command are executed by pressing the <ENTER> key.\r\n");
    print("The command \'help\' shows a list of all EOS LOADER commands.\r\n");
    print("HAVE FUN!\r\n");
    print(NL);
    while (!terminate) {
        print("EOS:>");
        cmdlen = readLine();
        buffer[cmdlen] = '\0';
        print(NL);
        terminate = command();
    }
    shutdown();
  }

到目前为止，我只能编写普通的C代码 - 到目前为止，我没有成功使用C ++代码，我只设法生产微小的内存模型（意思是CS，SS，DS和ES都是一样的）。 gcc仅使用偏移量作为指针地址，因此如果没有额外的汇编代码，似乎很难克服timny内存模型问题。（虽然我听说有人在gcc中解决了这个问题）

调用约定是在堆栈上首先推送最后一个参数，似乎所有值都是dword对齐的。可以在.code16gcc C代码中调用的汇编代码示例发布如下：

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  .text
  .code16gcc

  .globl kbdread             // declares a global symbol so that the function can be called from C
  .type  kbdread, @function  // declares the symbol as a function
kbdread:                     // the entry point label which has to the same as the symbol

  // this is the conventional stack frame for function entry
  pushl %ebp
  movl  %esp, %ebp

  // memory space for local variables would be allocated by decrementing the stack pointer accordingly
  // the parameter arguments are being addressed by the base pointer which points to the same address while bein within the function

  pushw %ds  // I'm paranoid, I know...
  pushw %es
  pushw %fs
  pushl %eax
  pushl %ebx
  pushl %ecx
  pushl %edx
  pushl %esi
  pushl %edi

  xorl %eax, %eax  // calls the keyboard interrupt in order to read char code and scan code
  int  $0x16

  xorl %edi, %edi
  movl 8(%ebp), %edi // moves the pointer to the memory location in which the char code will be stored into EDI             
  movb %al, (%edi)   // moves the char code from AL to the memory location to which EDI points

  xorl %edi, %edi // paranoid again (but who knows how well the bios handles extended registers??)..

  movl 12(%ebp), %edi // moves the pointer to the memory location in which the scan code will be stored into EDI
  movb %ah, (%edi)    // moves the scan code from AH to the memory location to which EDI points

  popl %edi // restoring the values from stack..
  popl %esi
  popl %edx
  popl %ecx
  popl %ebx
  popl %eax
  popw %fs
  popw %es
  popw %ds

  leave  // .. and the conventional end frame for functions.
  ret    // be aware that you are responsible to restore the stack when you have declared local variables on the stack ponter.
         // the leave instruction is a convenience method to do that. but it is part of not early X86 instruction set (as well as extended registers)
         // so be careful which instruftion you actually use if you have to stay compatible with older computer models.
//=====================

btw函数的C头声明如下：

//=====================
void kbdread(char* pc, (unsigned char)* psc);
//=====================

希望这在某种程度上有所帮助。欢呼声。

Answer 2

根据您之前的问题，我假设您要为现代x86机器（即386或更高版本）创建引导加载程序。

在实模式下，默认操作数和地址大小为16位。不幸的是，GCC无法生成16位x86汇编代码。但是，通过将指令.code16gcc放在每个文件的顶部，您可以告诉as使用将覆盖地址和操作数大小的指令前缀。这些前缀在 Intel 64和IA-32架构软件开发人员手册第1卷的3.3.5节中有更详细的描述。

有关.code16gcc的更多信息，请here。请注意，本手册来自2003年，.code16gcc不再具有实验性，或者至少足够稳定，无法供Linux使用。

由于gcc不知道汇编代码的作用，调用约定将保持不变。 Here是一个可用于生成引导加载程序的ld脚本。

Answer 3

8086 IS x86。 8088/86使用了不同的型号，小型，中型，大型，巨型。根据模型，您可以/将在堆栈上获得差异。一个巨大/大的返回地址是段和偏移量，其中一个小的返回地址就是偏移量（例如，导致整个堆栈设置发生变化）。卡尔已经提到了堆栈的宽度。

编译和反汇编一些简单的例子，这应该是显而易见的。如果gcc没有做非平坦目标，那么也许尝试djgpp。或watcom或borland（免费）。

Answer 4

首先，8086是x86。

其次，调用约定特定于您正在使用的编译器及其可以更改它的任何功能（例如，您通常可以指定诸如cdecl，stdcall，{{1}之类的内容等等）。你使用什么编译器？

第三，gcc不会将代码编译为16位x86指令。

正如@dwelch建议的那样，使用Open Watcom C / C ++或古老的Borland / Turbo C / C ++，它们是免费的，可以编译16位代码。

以下是这一切的完成方式，1，2。

Answer 5

调用约定类似于IA32，除了所有内容都以16位字而不是32位推送。
您可能无法直接使用GCC创建平面二进制文件。 GCC甚至还支持16位Intel机器吗？但是，您应该可以使用objcopy从链接对象中获取原始二进制数据。您可能也想查看linker scripts。

从引导加载程序调用C代码

5 个答案: