Как задать регистры стека ss, sp на x86 (загрузчик 16бит)?

Question

[XCemaXX]

Осталось недопонимание в задании сегментов стека и данных при написании загрузчика x86 в 16 битном режиме.
Хочу, чтобы стек размером 1кбайт создавался после кода загрузчика в 512 байт.
Есть два варианта:

[bits 16]
[org 0x7c00]
mov ax, 0x060 ;(1024+512)/16=96=60h адрес стека после загрузчика в сегментах
mov ss, ax ;установка адреса сегмента стека
mov sp, 1024 ;установка указателя стека
mov ax, 0x0000
mov ds, ax ;указатель равен 0, потому что смещение не нужно для меток. Все метки благодаря org 0x7c00 будут иметь правильный адрес

Либо:

[bits 16]
[org 0x0000]
mov ax, 0x07C0 ;0x7c00/0x10=0x07c0
mov ds, ax ;указатель сегмента данных равен 0x07c0. Все адреса меток в коде идут с 0, а код на самом деле перемещается на 0x7c00, поэтому нужно смещение
add ax, 0x060 ;адрес стека после загрузчика в сегментах 0x07C0+0x060
mov ss, ax ;установка адреса сегмента стека
mov sp, 1024 ;установка указателя стека

Насколько я понимаю, то адреса сегментов данных установлены правильно. Код без стека работает, как на виртуальной машине, так и на реальном ПК. В коде осуществляется правильный переход по меткам. Но вот со стеком возникают проблемы, вероятно, в варианте org 0x7c00, что то не так. Объясните, пожалуйста, где я совершаю ошибку.

Comments

[XCemaXX]

Вероятно возможно написать код так. Но чтобы не путаться, то лучше, как написал jcmvbkbc , регистры ds и ss заполнять одинаковыми значениями.

[bits 16]
[org 0x7c00]
mov ax, 0x0000
mov ds, ax
add ax, 32 ;512/16=32 указатель базы адреса стека после кода загрузчика
mov ss, ax ;установка адреса сегмента стека
mov sp, 0x7c00+1024 ;установка смещения адреса указателя стека после кода в конец выделенного места для стека

[bits 16]
[org 0x0000]
mov ax, 0x07C0
mov ds, ax
add ax, 32
mov ss, ax
mov sp, 1024 ;

Answer 1

[jcmvbkbc]

Обычно удобно пользоваться моделью памяти, в которой все сегментные регистры указывают в одно место. И если пишешь загрузчик, рекомендуют сегментные регистры инициализировать в самом начале. Какое именно значение сегмента выбрать -- 0 или 0x7c0 не имеет большой разницы. sp можно инициализировать так:

start:
....
mov sp, start + 512 + 1024

это будет работать правильно для любого выбранного org и соответствующим образом инициализированного ss.
Например:

org 0x7c00
start:
mov ax, 0
mov ss, ax
mov sp, start + 512 + 1024

mov ax, 0x060 ;(1024+512)/16=96=60h адрес стека после загрузчика в сегментах
mov ss, ax ;установка адреса сегмента стека
mov sp, 1024 ;установка указателя стека

непонятно, почему ты решил записать в ss 0x60 а в sp -- 1024. Если ты хотел чтобы сегмент стека указывал на его дно, то должно было получиться (0x7c00 + 512) / 16 = 0x7e0.

add ax, 0x060 ;адрес стека после загрузчика в сегментах 0x07C0+0x060

и опять логика непонятна.

Comments

[XCemaXX]

Насколько я понял из твоего описания, верным будет код:

[bits 16]
[org 0x7c00]
start:  ;смещение равно 0x7c00
mov ax, 0 
mov ds, ax ; указатель сегмента данных. База будет равна 0, благодаря org 0x7c00 все адреса будут на своих местах
mov ss, ax ; указатель сегмента стека
mov sp, start+1024+512 ;вершина стека

и такой вариант

[bits 16]
[org 0x0000]
start:  ;смещение равно 0x0000
mov ax, 0x07c0 
mov ds, ax ; указатель сегмента данных. База будет равна 0x7c00, смещения начнутся от 0го байта
mov ss, ax ; указатель сегмента стека
mov sp, start+1024+512 ;вершина стека

В обоих случаях мы в регистр sp запишем одно и тоже значение?
Теоретически нет, так как итоговый адрес вершины стека должен вычисляться, как ss:sp=0x7c00+1024+512. В первом случае, ss равно 0, поэтому sp должен быть равен 0x7c00+1024+512. Во втором случае ss=0x7c0, поэтому sp должен быть равен 0+1024+512. Из этого получается, что у метки start в первом случае смещение 0x7c00, во втором 0x0000. Но разве при вызове команды mov не должен возвращаться полный адрес метки (смещение+база), а не просто смещение? Ведь физически метка start будет всегда находится по адресу 0x7c00. И чтобы на нее перейти, например, командой jmp start значение адреса должно всегда быть равно 0x7c00. Другой пример, если после метки data1 стоит команда db 0xFF, а мы извлекаем данные mov ax, data1, то процессор всегда будет обращаться по полному адресу метки (смещение+база).
Дополнительный вопрос: в этот момент значение регистра cs чему будет равно? BIOS автоматически его устанавливает в 0x7c0? Что должно быть логично, так как после копирования кода в ОП, процессор должен начать его выполнять.

[jcmvbkbc]

В обоих случаях мы в регистр sp запишем одно и тоже значение?

XCemaXX, одно и то же по смыслу (1536 байт от метки start), но разные по значению (адрес метки будет разным в этих вариантах).

Дополнительный вопрос: в этот момент значение регистра cs чему будет равно?

я не берусь сказать со 100% уверенностью, рекомендация инициализировать сегменты относится и к сегменту кода. Можно поставить дальний переход на желаемый адрес первой инструкцией.

[XCemaXX]

jcmvbkbc, Спасибо большое за ответ. Я дополнительно задал вопрос на stackoverflow. Теперь все встало на свои места, и я понял как работает код.