自己写操作系统---bootsector篇
其实博主本来想在寒假自己写一个OSkernal的,高高兴兴的影印了本《一个操作系统的实现》。
然后又去图书馆借来《30天自制操作系统》和《X86/X64体系探索编程》,结果还是被自己的懒惰给打败了。。。
原本我感觉自制力还不错的,好歹春节前也看了很多东西,但是过了一个春节就懒散了。。
当然也有一部分原因是因为《30天》写的实在是太乱了。。缺少一个理论的上的指导和概括,看的云里雾里。
再就是汇编。。。博主原来只学过8086和AT&T汇编啊。。。这下又来个nasm汇编。。这学期还开了个ARM汇编。。Orz。。。
不过nasm汇编真的是很好用,它还有类似c++默认构造的宏指令,很强大啊!
当然了,如果我不是一个喜欢深究的人,也可以用《30天》提供的工具也能很快的写出来。但我毕竟还是有点追求的。。
废话了这么多,开始进入主题吧。。
首先,bootsector是个什么东西呢?其实就是个引导的作用,引导到bootloader或者是操作系统上。
注意,bootsector不是双系统的那种引导,而是在它之前的程序。
那么bootsector程序是如何发挥作用的呢?这得从计算机的开机流程讲起。
还记得学校上的操作系统教材上面说,计算机开机加电直接就去读取硬盘上的操作系统。(但其实漏掉了好些东西啊!!国产教材误人子弟啊!!!!)
其实一开机,并不是直接读硬盘,而是从主板的BIOS启动。
(BIOS不知道可以自己百度,它还把一些自带的中断加载到了内存中)
上电后,BIOS的ROM中程序通过硬件加载到内存。
根据BIOS的ROM中的程序,来检测相关硬件是否安装正确。然后才是寻找操作系统。
完整流程如下:
bios->bootsector->bootloader->kernel(后面两个以后再说)
这样就有问题了,BIOS怎么知道操作系统放在哪呢?
这需要了解通用计算机所遵循的规范了,bios只从硬盘的第一个扇区读取并加载程序。
扇区又是什么呢?这里我简单的带着你联想一下.
由于原来32位地址总线只能寻址4G的大小。那么硬盘不断发展,64位总线还没出现,但是硬盘大小超过4g。
所以多出来的部分就没有用了!但是工程师很聪明,所以就让每个地址存储的内容更多吧!(自己回顾组成原理)
所以,硬盘就出现了所谓的扇区!一般一个扇区的大小为512b。4G*512b=2t的样子。
这样来算,现在的发展已经够用了,以后换到64位系统就不用担心地址不够了。
回到正题。由于BIOS只能自动读一个扇区,512b的大小。
这么点大小肯定装不下操作系统~所以只好用bootsector来转让计算机使用的权力了。
于是我们就清楚了bootsector的作用----读入硬盘上的其他程序,并将cpu交给它。
下面是我写的bootsector。由于没有文件系统也不想用fat12,所以读取loader的位置是我自己随便定的。
如果fat12那一段不注释的话,U盘就可以被识别了,但是U盘中的内容都是乱的~~~
linux下可以用dd命令直接写到你的U盘中去。
dd if=$(OBOOT) of=$(DEVICE) bs=512 count=1 conv=notrunc
OBOOT表示生成文件,直接用nasm汇编生成.bin文件即可。
DEVICE就是你U盘在linux下的路径了。
然后就可以通过U盘启动,来执行你的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, 必须 8 个字节
- ; BPB_BytsPerSec DW 512 ; 每扇区字节数
- ; BPB_SecPerClus DB 1 ; 每簇多少扇区
- ; BPB_RsvdSecCnt DW 1 ; Boot 记录占用多少扇区
- ; BPB_NumFATs DB 2 ; 共有多少 FAT 表
- ; BPB_RootEntCnt DW 224 ; 根目录文件数最大值
- ; BPB_TotSec16 DW 2880 ; 逻辑扇区总数
- ; BPB_Media DB 0xF0 ; 媒体描述符
- ; BPB_FATSz16 DW 9 ; 每FAT扇区数
- ; BPB_SecPerTrk DW 18 ; 每磁道扇区数
- ; BPB_NumHeads DW 2 ; 磁头数(面数)
- ; BPB_HiddSec DD 0 ; 隐藏扇区数
- ; BPB_TotSec32 DD 0 ; wTotalSectorCount为0时这个值记录扇区数
- ; BS_DrvNum DB 0 ; 中断 13 的驱动器号
- ; BS_Reserved1 DB 0 ; 未使用
- ; BS_BootSig DB 29h ; 扩展引导标记 (29h)
- ; BS_VolID DD 0 ; 卷序列号
- ; BS_VolLab DB 'MOS by mby '; 卷标, 必须 11 个字节
- ; BS_FileSysType DB 'FAT12 ' ; 文件系统类型, 必须 8个字节
- 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,所以懒得用宏了。。这样对于新手看着也方便。
具体汇编的内容很简单,我就不讲了,这里说一下我写这个遇到的个坑。。。
使用BIOS的int 13h+al=02h的时候,在真机上是无法加载loader的!!软盘跟U盘还是有区别的!
我看《一个操作系统 的实现》和《30天》的时候,就是这里。。他们都使用的是软盘,但是用U盘就有问题!!
于是发现要用扩展BIOS中断,详细的可以去google扩展BIOS中断。(我记得我是在wiki上看到的,但是现在找不到了)
当然看我的代码也可以~
bootsector就介绍到这里了。过几天我再来写loader的部分~
恩。。现在正在写,并且写图形化界面的时候又遇到坑了。。
PS:
装过win+linux双系统的知道,得先装windows再装linux。
我估计就是windows直接重写bootsetor,然后直接引导到他的loader了,而linux的引导程序grub会识别原来的系统。
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