用x86机器码写hello world（上）

闲的蛋疼，于是就有了这个无聊的想法

用汇编写程序就已经看起来很高大上了，那么直接用机器码呢？

其实机器码并没有想象中的那么困难，机器码和汇编语言是一一对应的，因此知道了汇编语言，再学会转换的方法，就可以直接用机器码写程序了

本文将会分为三个部分，介绍如何用机器码写hello world

一、基础知识（上）本文

• 写一个怎样的程序
• 计算机引导
• mbr
• x86
• 实模式与保护模式

二、基础知识（下）

• 逻辑地址
• 显存与内存映射

三、编程及实验

• 使用diskgenius写机器码
• 运行程序

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废话不多说，让我们先从写一个怎样的程序开始

【你这不是废话吗，标题都写了是hello world！】

不不不，没那么简单，写完了程序在哪儿运行也是一个值得思考的问题

【这有啥子好思考的？双击运行呗！】

NO，没有那么简单。要知道cpu只能从内存中执行我们的程序，想让计算机运行程序，就需要先将程序放入内存。当你在windows里双击一个可执行文件时，操作系统会帮助我们将程序放入内存，再由计算机执行

但是若想要操作系统听你的话，你就必须按照操作系统指定的格式来编写程序。如果你不按照系统的要求来，他只会弹出来一个框，告诉你“xxx不是win32应用程序”

然后你就只有瞄着屏幕哈气了（我们数学老师的口头禅）

我们的目标是在屏幕上显示出一行hello world，如果考虑这些会大大增加实现的难度。

为了更加方便编（zhuang）程（B），是时候扔掉该死的操作系统了！

【没有操作系统怎么玩？】

别急嘛！让我们慢慢道来……

尽管我们抛弃了操作系统，上面的问题似乎还是没有解决：如何将程序放入内存？

要解决这个问题，我们必须从计算机的引导过程说起，本站已有一片关于计算机启动过程的文章了 戳我浏览

下面仍给出简单介绍：

计算机在启动后，会首先由BIOS程序完成自检工作。如果自检成功，

BIOS程序会将硬盘上的一段引导程序放入内存，然后让cpu执行引导程序，自己就去睡觉了

我们只需要将我们的hello world当做引导程序，其他的交给BIOS就行了。

BIOS实际上是将硬盘（严格的说是储存介质，包括光盘）上的第一个扇区（共512字节）放入内存，这个扇区叫做MBR（ Master Boot Record，主引导记录 ）

MBR分为三个部分，分别是

• 466字节的引导程序
• 64字节的分区表
• 2字节的校验位

引导扇区是用来放引导程序的（有引导的需要的话），我们这个程序没有什么需要引导的，因此直接将hello world放入这里就行了。466字节看起来很少，实际上对于显示hello world是绰绰有余的（我们仅是用了几十字节）

分区表没什么好说的，它储存了硬盘的分区信息。因为只有64字节，因此保存的数据是很有限的，这也是为什么一块硬盘上最多只能有四个主分区的原因——第五个主分区放不下…

最后的校验位很重要，正确的值是55aa（其它的值说明这个不是MBR）。

BIOS程序是很负责的，它在把这个扇区的内容复制到内存中后，会检查这两个字节，当它为55AA的时候，BIOS才会放心的睡大觉（不然说明这不是引导信息，BIOS会继续按照你设置的引导顺序检查别的驱动器，比如光驱）

x86

1978年6月8日，Intel发布了新款16位微处理器“8086”，也同时开创了一个新时代：x86架构诞生了。

这是一个复杂指令集（于此相对有“精简指令集”）

尽管过了这么多年，但直到今天，为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序，Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用(兼容)X86指令集。

（由于x86的效率实在是太低，intel早就想扔掉x86。但是在2003年，竞争对手AMD首先推出了64位cpu，x86-64，也就是传说中的x64，兼容x86。intel没有办法，只好也与2004年推出了兼容x86的64位cpu）

上面都扯远了，现在再说一说实模式与保护模式

保护模式与实模式相对应。在80286以前，CPU只有实时模式，在286之后增加了保护模式。保护模式下有保护机制，可以防止程序在运行的时候胡乱修改内存（比如数组越界，如果在实模式下，系统就可能崩溃）

但为了保证兼容（又是讨厌的兼容），80286及以后的CPU会首先进入实模式，然后通过切换机制再进入到保护模式。

在实模式下面，所有寄存器都是16位的（哪怕是64位的cpu也一样），在切换到保护模式下后，才会变成32位（对于64位，则为“长模式”）。

我们只不过想显示一行hello world，就用实模式足够了，简单才是王道嘛！