自己寫操作系統---bootsector篇
其實博主本來想在寒假自己寫一個OSkernal的，高高興興的影印了本《一個操作系統的實現》。
然後又去圖書館借來《30天自制操作系統》和《X86/X64體系探索編程》，結果還是被自己的懶惰給打敗了。。。
原本我感覺自制力還不錯的，好歹春節前也看了很多東西，但是過了一個春節就懶散了。。
當然也有一部分原因是因為《30天》寫的實在是太亂了。。缺少一個理論的上的指導和概括，看的雲裏霧裏。
再就是匯編。。。博主原來只學過8086和AT&T匯編啊。。。這下又來個nasm匯編。。這學期還開了個ARM匯編。。Orz。。。
不過nasm匯編真的是很好用，它還有類似c++默認構造的宏指令，很強大啊！
當然了，如果我不是一個喜歡深究的人，也可以用《30天》提供的工具也能很快的寫出來。但我畢竟還是有點追求的。。
廢話了這麽多，開始進入主題吧。。
首先，bootsector是個什麽東西呢？其實就是個引導的作用，引導到bootloader或者是操作系統上。
註意，bootsector不是雙系統的那種引導，而是在它之前的程序。
那麽bootsector程序是如何發揮作用的呢？這得從計算機的開機流程講起。
還記得學校上的操作系統教材上面說，計算機開機加電直接就去讀取硬盤上的操作系統。（但其實漏掉了好些東西啊！！國產教材誤人子弟啊！！！！）
其實一開機，並不是直接讀硬盤，而是從主板的BIOS啟動。
（BIOS不知道可以自己百度，它還把一些自帶的中斷加載到了內存中）
上電後，BIOS的ROM中程序通過硬件加載到內存。
根據BIOS的ROM中的程序，來檢測相關硬件是否安裝正確。然後才是尋找操作系統。
完整流程如下：
bios->bootsector->bootloader->kernel（後面兩個以後再說）
這樣就有問題了，BIOS怎麽知道操作系統放在哪呢？
這需要了解通用計算機所遵循的規範了，bios只從硬盤的第一個扇區讀取並加載程序。
扇區又是什麽呢？這裏我簡單的帶著你聯想一下.
由於原來32位地址總線只能尋址4G的大小。那麽硬盤不斷發展，64位總線還沒出現，但是硬盤大小超過4g。
所以多出來的部分就沒有用了！但是工程師很聰明，所以就讓每個地址存儲的內容更多吧！（自己回顧組成原理）
所以，硬盤就出現了所謂的扇區！一般一個扇區的大小為512b。4G*512b=2t的樣子。
這樣來算，現在的發展已經夠用了，以後換到64位系統就不用擔心地址不夠了。
回到正題。由於BIOS只能自動讀一個扇區，512b的大小。
這麽點大小肯定裝不下操作系統～所以只好用bootsector來轉讓計算機使用的權力了。
於是我們就清楚了bootsector的作用----讀入硬盤上的其他程序，並將cpu交給它。
下面是我寫的bootsector。由於沒有文件系統也不想用fat12，所以讀取loader的位置是我自己隨便定的。
如果fat12那一段不註釋的話，U盤就可以被識別了，但是U盤中的內容都是亂的～～～
linux下可以用dd命令直接寫到你的U盤中去。
dd if=$(OBOOT) of=$(DEVICE) bs=512 count=1 conv=notrunc
OBOOT表示生成文件，直接用nasm匯編生成.bin文件即可。
DEVICE就是你U盤在linux下的路徑了。
然後就可以通過U盤啟動，來執行你的bootsector了～
- %include "boot.inc"
- %ifdef DEBUG
- org 0100h ;07c00h 0100
- %else
- org 07c00h
- %endif
- jmp short LABEL_START
- nop
- ;head of FAT12
- ; BS_OEMName DB ‘meiboyu ‘ ; OEM String, 必須 8 個字節
- ; BPB_BytsPerSec DW 512 ; 每扇區字節數
- ; BPB_SecPerClus DB 1 ; 每簇多少扇區
- ; BPB_RsvdSecCnt DW 1 ; Boot 記錄占用多少扇區
- ; BPB_NumFATs DB 2 ; 共有多少 FAT 表
- ; BPB_RootEntCnt DW 224 ; 根目錄文件數最大值
- ; BPB_TotSec16 DW 2880 ; 邏輯扇區總數
- ; BPB_Media DB 0xF0 ; 媒體描述符
- ; BPB_FATSz16 DW 9 ; 每FAT扇區數
- ; BPB_SecPerTrk DW 18 ; 每磁道扇區數
- ; BPB_NumHeads DW 2 ; 磁頭數(面數)
- ; BPB_HiddSec DD 0 ; 隱藏扇區數
- ; BPB_TotSec32 DD 0 ; wTotalSectorCount為0時這個值記錄扇區數
- ; BS_DrvNum DB 0 ; 中斷 13 的驅動器號
- ; BS_Reserved1 DB 0 ; 未使用
- ; BS_BootSig DB 29h ; 擴展引導標記 (29h)
- ; BS_VolID DD 0 ; 卷序列號
- ; BS_VolLab DB ‘MOS by mby ‘; 卷標, 必須 11 個字節
- ; BS_FileSysType DB ‘FAT12 ‘ ; 文件系統類型, 必須 8個字節
- times 18 db 0
- LABEL_START:
- mov ax, cs
- mov ds, ax
- mov es, ax ;make all pointer point null place
- mov dx,0
- mov ax,BootMessage
- mov cx,BMlength
- mov dh,0
- call showStr ;show string function
- call Loader ;Loader getting loading
- jmp fin ;while(1)
- Loader:
- mov ax,4200h
- mov dl,0x80
- mov cx,0
- mov ds,cx
- mov si,DAP
- int 0x13
- jc LoaderError
- mov ax,0 ;clean es register
- mov es,ax
- mov dx,0
- mov ax,LSuccess
- mov cx,LSlength
- mov dh,1
- call showStr
- jmp BaseOffLoader:SetOffLoader ;jump to Loader !
- LoaderError:
- mov ax,0
- mov es,ax
- mov ax,LError
- mov cx,LElength
- mov dh,1
- call showStr
- fin:
- hlt
- jmp fin
- showStr:
- mov bp,ax
- mov ax,01301h
- mov bx,000Fh
- mov dl,0
- int 10h
- ret
- LSuccess: db "Loader OK!"
- LSlength equ $-LSuccess
- LError: db "Booting Loader get wrong!"
- LElength equ $-LError
- BootMessage: db "Boot Sector Start!"
- BMlength equ $-BootMessage
- DAP:
- db 16 ;packet size
- db 0 ;must 0
- dw 100 ;number of block need to read
- dw 0 ;the offset
- dw 8000h ;the segment address
- dw 1h ;start block
- dw 0
- dw 0
- dw 0
- times 510-($-$$) db 0
- dw 0xaa55
程序短，所以懶得用宏了。。這樣對於新手看著也方便。
具體匯編的內容很簡單，我就不講了，這裏說一下我寫這個遇到的個坑。。。
使用BIOS的int 13h+al=02h的時候，在真機上是無法加載loader的！！軟盤跟U盤還是有區別的！
我看《一個操作系統 的實現》和《30天》的時候，就是這裏。。他們都使用的是軟盤，但是用U盤就有問題！！
於是發現要用擴展BIOS中斷，詳細的可以去google擴展BIOS中斷。（我記得我是在wiki上看到的，但是現在找不到了）
當然看我的代碼也可以～
bootsector就介紹到這裏了。過幾天我再來寫loader的部分～
恩。。現在正在寫，並且寫圖形化界面的時候又遇到坑了。。
PS:
裝過win+linux雙系統的知道，得先裝windows再裝linux。
我估計就是windows直接重寫bootsetor，然後直接引導到他的loader了，而linux的引導程序grub會識別原來的系統。
自己寫操作系統---bootsector篇