フロッピーの容量は次のように決まる

1セクタ=512バイト
1シリンダ=18セクタ
1面あたりのシリンダ数=80シリンダ
ヘッドの数(つまり面の数):2面(両面)

512バイト × 18セクタ × 80シリンダ × 2 = 1474560B ≒ 1.440KB

トラックとシリンダの意味で混乱したのでteratailで聞いて見ました。

teratail.com

記憶装置のトラックとかシリンダとかは情報処理試験を受けるたびに理解せずに暗記して忘れるということを繰り返しましたが、今度はしっかり覚えれた気がします。

ESとBXレジスタを使ったバッファアドレスの決まり方

BX = 16ビット = 2^16-1 = 65,535
EBX = 32ビット = 2^32-1 = 4,294,967,295

16bitのBXレジスタだけだと64KBしか表せないが、EBXレジスタは4GBまで表せる。が、EBXレジスタが導入されるのは、BXだけじゃ足らん！となってからもっと後のこと。ではBXで足りなくなってからどうやって凌いだかというと。。。16bitのセグメントレジスタであるES(エクストラセグメント)とBXの合わせ技で解決した。

ES * 16 + BXレジスタで番地を指定する。

これで((2^16-1) * 16) + 2^16-1　=1,114,095バイト(およそ1MB)まで指定できるようになった。

セグメントレジスタはBX以外のレジスタを使うときも考慮されるらしくどのセグメントレジスタを使うか指定する必要がある。省略するとDSが選ばれるらしい。だからDSは基本的に0で初期化しないと16の倍数分ブーストされた思わぬアドレスに遭難する恐れがある。

BIOSとのお別れ

32ビットモードを使う以上、16ビットで動いているBIOSとはお別れ。なおC言語を導入することでnaskを使ってアセンブラ(nas) -> バイナリ(img)で済ませていた手順から大きく変更が入る。

手順	使うツール	やること
1	cc1.exe	.c -> .gas
2	gas2nask	.gas -> .nas
3	nask	.nas -> .obj
4	obj2bim	.obj -> bim
5	bim2hrb	.bim -> hrb
6	cat	.bon + hrb でバイナリをくっつける

実際にmakeした時のコマンドにコメントを入れて対応関係を見てみる。今までは手順3だけでよかったのに途端にやることが増える*1

$ make run
make -r img
make -r haribote.img
../../z_tools/nask ipl10.nas ipl10.bin ipl10.lst
../../z_tools/nask asmhead.nas asmhead.bin asmhead.lst
../../z_tools/gocc1 -I../../z_tools/haribote/ -Os -Wall -quiet -o bootpack.gas bootpack.c #⚠️1
../../z_tools/gas2nask -a bootpack.gas bootpack.nas #⚠️2
../../z_tools/nask bootpack.nas bootpack.obj bootpack.lst #⚠️3
../../z_tools/obj2bim @../../z_tools/haribote/haribote.rul out:bootpack.bim stack:3136k map:bootpack.map \
        bootpack.obj #⚠️4
../../z_tools/bim2hrb bootpack.bim bootpack.hrb 0 #⚠️5
cat asmhead.bin bootpack.hrb > haribote.sys #⚠️6
../../z_tools/edimg   imgin:../../z_tools/fdimg0at.tek \
        wbinimg src:ipl10.bin len:512 from:0 to:0 \
        copy from:haribote.sys to:@: \
        imgout:haribote.img
cp haribote.img ../../z_tools/qemu/fdimage0.bin
make -r -C ../../z_tools/qemu
qemu-system-i386 -L . -m 32 -localtime -vga std -fda fdimage0.bin
WARNING: Image format was not specified for 'fdimage0.bin' and probing guessed raw.
         Automatically detecting the format is dangerous for raw images, write operations on block 0 will be restricted.
         Specify the 'raw' format explicitly to remove the restrictions.

個人的には手順6が結構衝撃的。naskで作ったバイナリ(asmhead)にbim2hrbで作ったバイナリをくっ付けてるだけ。ファイルサイズを確認したけど304+52=356で確かに一致する。

$ls -l
total 3072
-rw-r--r--  1  staff      304  5  5 11:52 asmhead.bin
-rw-r--r--  1  staff       52  5  5 11:52 bootpack.hrb
-rw-r--r--  1  staff      356  5  5 11:52 haribote.sys

手順3で普通にnask使ってるけどここでアセンブルされたobjファイルと手順4,5を通して出来た.hrbファイルの質的な違いがいまいちわからない。

う〜ん。まぁとりあえず進めましょう。