自己动手写一个操作系统——MBR

Posted 2023-02-24 Li-Yongjun

前言

前面我们讲到，MBR 代码只有 512 字节，干不了太多事情。因此我们设计了 loader 程序，在 loader 中完成 kernel 的加载。
所以，在 MBR 中我们要完成对 loader 的加载。

工程目录

为了项目结构清晰，我将工程目录划分如下

$ tree
.
├── boot
│   ├── Makefile
│   └── mbr.S
├── loader
│   ├── loader.S
│   └── Makefile
└── Makefile

2 directories, 5 files

完整工程代码：链接

boot

boot 延续使用 mbr.S，在前面的工程中，我们在 boot 阶段没干什么事情，仅仅原地跳转。今天我们要让 boot 完成对 loader 的加载，并且跳转到 loader 执行。
我们计划将 loader 加载到内存的 0x8000 处，

mbr.S

.code16                 # 让汇编器将程序汇编成 16 位的代码（因为 CPU 上电后处于 16 位的实模式）
.global _start

_start:
    # 加载 loader 到内存
    mov $0x8000, %bx    # 要加载到的内存地址
    mov $0x0002, %cx    # ch:磁道号(0x00)，cl:起始扇区号(0x02),(扇区 0x01 为 MBR)
    mov $0x02, %ah      # ah:读磁盘命令
    mov $1, %al         # al:读取的扇区数量，必须小于128，暂时设置成 1 个扇区
    mov $0x0080, %dx    # dh:磁头号，dl:驱动器号0x80(磁盘1)
    int $0x13

    # 跳转到 loader
    mov $0x8000, %bx
    jmp %bx

    jmp .

 .org 0x1fe
     .byte 0x55, 0xAA

简单起见，我们上面代码直接使用 Bios 提供的软中断来完成对硬盘的读取，参考《BIOS int 13H中断介绍》。

loader

我们先写一个简例
loader.S

.code16
.global _start

_start:
    jmp _start

调试

代码执行完 int $0x13 后，就已经将磁盘上的 loader 代码拷贝到了内存的 0x8000 处，从左侧的 监视 窗口可以看到，0x8000 处的数据已经是 0xeb、0xfe 了，和磁盘镜像文件 os.img 的第二个扇区中的内容一致。
在 jmp %bx 处按 F10 单步，就会跳转到内存 0x8000 处执行（左侧 eip = 0x8000），也就是对应 loader 的代码 _start 处。