第四课 主引导程序的扩展-上

Posted 2020-11-19 wanmeishenghuo

　　我们知道主引导程序只能存在第一扇区中，而Bios只会将第一扇区拷贝到内存执行，第一扇区之后的程序是不会被BIOS加载到内存中的，而这512字节的程序不可能完成整个操作系统的功能，因此，我们要突破这种限制。

　　这512字节只能完成最基本的功能，我们这样来规划它的功能：

　　1、首先完成最基本的初始化；

　　2、从存储介质中加载程序到内存中；

　　3、将控制权交给新加载的程序。

　　以上三步如下图所示：

　　

　　那么怎么加载存储介质中的程序呢？我们平时写应用程序时，可以使用read这种系统调用来读取文件，而这种方法是建立在操作系统之上的，此时，我们没有现成的操作系统，我们写的程序是直接运行在硬件之上的，那么我们还有办法读取存储介质中的程序吗？答案是肯定的，我们可以将存储介质格式化成一种文件系统，然后用汇编程序去查找文件并将其加载到内存中，这个文件可以认为就是操作系统的内核，只不过它现在是以一个文件的形式存储在存储介质中的（和一些ARM开发可能不同，ARM嵌入式开发中，可能是去指定的地址读取内核，并没有文件的概念），我们将它读取到内存中后，然后就可以将控制权交给它了，是不是很简单呢？

　　接下来我们就先介绍要用到的文件系统和相应的工具，FAT12文件系统是软盘的专用文件系统，在DOS时代非常流行，我们就选用FAT12文件系统做实验，将一张软盘格式化成FAT12文件系统需要用到FreeDos操作系统，现在我们已经将这个操作系统做到了虚拟软盘中，名字为freedos.img，可以将它认为是一张现成的系统盘，插到光驱中就可以用了，而我们自己的虚拟软盘文件名为a.img现在还是一张没有格式的空盘。因此，我们需要将a.img插入到运行FreeDos操作系统的机器中，然后借用FreeDos中的工具对a.img进行格式化。

　　x86模拟器依然使用bochs，现在只需改一下启动文件，如下所示：

 

　　我们修改了启动文件的第13、14、16行，第13行表示将带有FreeDos操作系统的虚拟软盘插入光驱中，第14行表示在另一个光驱中插入另一张空盘a.img，第16行表示将软盘a作为启动盘。

　　修改了启动文件后，我们启动bochs，开始仿真，如下所示，可以看到FreeDos运行起来了。

 

　　FreeDos的盘符是A盘，而我们的插入的空盘盘符是B，下一步，首先对B盘进行格式化，然后，切换到B盘，查看B盘下面的文件，如下所示：

　　可以看到格式化成功了，格式化后的软盘中没有任何文件，是空的。

　　下面我们将a.img挂载到linux下的目录下，并写入几个文件，然后卸载a.img，如下所示：

　　其中，mount的-o loop选项表示将一个文件当做硬盘分区挂接到系统上。文件复制成功了，然后我们再去bochs虚拟机中查看B盘中的文件，如下所示：

　　文件成功写入到了虚拟软盘a.img中。