自己写操作系统---bootsector篇

时间:2023-03-10 02:58:53
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~

  1. %include "boot.inc"
  2. %ifdef DEBUG
  3. org 0100h ;07c00h 0100
  4. %else
  5. org 07c00h
  6. %endif
  7. jmp short LABEL_START
  8. nop
  9. ;head of FAT12
  10. ; BS_OEMName DB 'meiboyu ' ; OEM String, 必须 8 个字节
  11. ; BPB_BytsPerSec DW 512 ; 每扇区字节数
  12. ; BPB_SecPerClus DB 1 ; 每簇多少扇区
  13. ; BPB_RsvdSecCnt DW 1 ; Boot 记录占用多少扇区
  14. ; BPB_NumFATs DB 2 ; 共有多少 FAT 表
  15. ; BPB_RootEntCnt DW 224 ; 根目录文件数最大值
  16. ; BPB_TotSec16 DW 2880 ; 逻辑扇区总数
  17. ; BPB_Media DB 0xF0 ; 媒体描述符
  18. ; BPB_FATSz16 DW 9 ; 每FAT扇区数
  19. ; BPB_SecPerTrk DW 18 ; 每磁道扇区数
  20. ; BPB_NumHeads DW 2 ; 磁头数(面数)
  21. ; BPB_HiddSec DD 0 ; 隐藏扇区数
  22. ; BPB_TotSec32 DD 0 ; wTotalSectorCount为0时这个值记录扇区数
  23. ; BS_DrvNum DB 0 ; 中断 13 的驱动器号
  24. ; BS_Reserved1 DB 0 ; 未使用
  25. ; BS_BootSig DB 29h ; 扩展引导标记 (29h)
  26. ; BS_VolID DD 0 ; 卷序列号
  27. ; BS_VolLab DB 'MOS by mby '; 卷标, 必须 11 个字节
  28. ; BS_FileSysType DB 'FAT12 ' ; 文件系统类型, 必须 8个字节
  29. times 18 db 0
  30. LABEL_START:
  31. mov ax, cs
  32. mov ds, ax
  33. mov es, ax ;make all pointer point null place
  34. mov dx,0
  35. mov ax,BootMessage
  36. mov cx,BMlength
  37. mov dh,0
  38. call showStr ;show string function
  39. call Loader ;Loader getting loading
  40. jmp fin ;while(1)
  41. Loader:
  42. mov ax,4200h
  43. mov dl,0x80
  44. mov cx,0
  45. mov ds,cx
  46. mov si,DAP
  47. int 0x13
  48. jc LoaderError
  49. mov ax,0 ;clean es register
  50. mov es,ax
  51. mov dx,0
  52. mov ax,LSuccess
  53. mov cx,LSlength
  54. mov dh,1
  55. call showStr
  56. jmp BaseOffLoader:SetOffLoader ;jump to Loader !
  57. LoaderError:
  58. mov ax,0
  59. mov es,ax
  60. mov ax,LError
  61. mov cx,LElength
  62. mov dh,1
  63. call showStr
  64. fin:
  65. hlt
  66. jmp fin
  67. showStr:
  68. mov bp,ax
  69. mov ax,01301h
  70. mov bx,000Fh
  71. mov dl,0
  72. int 10h
  73. ret
  74. LSuccess: db "Loader OK!"
  75. LSlength equ $-LSuccess
  76. LError: db "Booting Loader get wrong!"
  77. LElength equ $-LError
  78. BootMessage: db "Boot Sector Start!"
  79. BMlength equ $-BootMessage
  80. DAP:
  81. db 16 ;packet size
  82. db 0 ;must 0
  83. dw 100 ;number of block need to read
  84. dw 0 ;the offset
  85. dw 8000h ;the segment address
  86. dw 1h ;start block
  87. dw 0
  88. dw 0
  89. dw 0
  90. times 510-($-$$) db 0
  91. 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。