《操作系统真象还原》第二章—

本文主要是介绍《操作系统真象还原》第二章——编写MBR主引导记录，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

前置知识

通用寄存器介绍

如图所示，8086处理器内部有8个16位的通用寄存器，都是由16比特组成的，并分别被命名为AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP、SP。

这8个寄存器中的前4个，即AX、BX、CX和DX，又各自可以拆分成两个8位的寄存器来使用，总共可以提供8个8位的寄存器AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH和DL。此外，将一个16位的寄存器当成两个8位的寄存器来用时，对其中一个8位寄存器的操作不会影响到另一个8位寄存器。

以寄存器AX为例，它可以分成两个独立的寄存器AH和AL。寄存器AX有16比特，但是，位0到位7这8比特属于寄存器AL；位8到位15这8比特属于寄存器AH。因此，我们说，寄存器AH是寄存器AX的高字节部分；寄存器AL是寄存器AX的低字节部分。同时，寄存器AX的内容也是由寄存器AH的内容和寄存器AL的内容组合而成的。

mov指令

作用：数据传送
格式
目的操作数：必须是寄存器或者内存单元
源操作数：和目的操作数具有相同数据宽度的寄存器、内存单元或者立即数

注意

mov指令的目的操作数不允许是立即数
目的操作数和源操作数不允许同时为内存单元

mov只允许以下格式的指令

mov 段寄存器，通用寄存器

mov 段寄存器，内存单元

计算机的启动过程

计算机的加电和复位

当计算机开始启动时，就会给处理器进行加电，同时处理器此时就会执行硬件初始化，然后将内部寄存器的内容初始化到预置的状态。

在INTEL8086处理器中，初始化操作将使代码段寄存器（CS）的内容置为0xFFFF，其他所有寄存器中的内容全部为0x0000，包括指令指针寄存器（IP）。

这是有原因的，因为此时CS=0xFFFF，IP=0x0000，因此处理器要取的第一条指令就位于0xFFFF0，这正是BIOS的入口地址。如图所示，正好位于ROM中，而ROM中固化了开机时需要的指令。

另一方面，处理器取指令执行的自然顺序是从内存的低地址往高地址推进。如果从0xFFFF0开始执行，这个位置离1MB内存的顶端（物理地址0xFFFFF）只有16字节的长度，一旦IP寄存器的值超过0x000F，比如IP=0x0011，那么，它与CS一起形成的物理地址将因为溢出而变成0x00001，这将回绕到1MB内存的最底端。所以，ROM中位于物理地址0xFFFF0的地方，通常是一个跳转指令，它通过改变CS和IP的内容，使处理器从ROM中的较低地址处开始取指令执行。如：

jmp 0xf000:0xe05b

在这里，“jmp”是跳转(jump)的简化形式；0xf000是要跳转到的段地址，用来改变CS寄存器的内容；0xe05b是目标代码段内的偏移地址，用来改变IP寄存器的内容。因此，目标位置的物理地址是0xfe05b。一旦执行这条指令，处理器将开始从指定的“段:偏移”处开始重新取指令执行。

ROM-BIOS的容量是有限的，当它完成自己的使命后，最后所要做的，就是从辅助存储设备(如硬盘)读取指令数据，然后转到那里开始执行。

硬盘的第一个扇区是0面0道1扇区，或者说是0头0柱1扇区，这个扇区称为主引导扇区。如果计算机的设置是从硬盘启动的，那么，ROM-BIOS将读取硬盘主引导扇区的内容，将它加载到内存地址0x0000:0x7c00（也就是物理地址0x07C00），然后用一个jmp指令跳到那里接着执行。

jmp 0x0000,0x7c00

总结

BIOS的功能

内存、硬件检测
硬件初始化
建立中断向量表

MBR主引导扇区的内容为

446字节的引导程序和参数
64字节的分区表
2字节的结束标记0x55和0xaa

本章节任务

完成mbr主引导记录的代码编写，并完成编译，本节完成的代码编译并非真正的MBR主引导程序，而是为了进行测试
将编译生成的主引导记录内容刻录到我们的创建的启动硬盘中

创建mbr.S文件

文件功能：在屏幕上打印字符串“1 MBR”，背景色为黑色，前景色（字体颜色）为绿色
功能实现方式：借助BIOS建立好的例程0x10号中断，可将0x10号中断看做一个函数，这个函数不同的输入可实现不同的功能，因此要有一个参数表示要实现的功能，也就是接下来要说的功能号参数
0x10号中断调用方式：
将功能号送入ah寄存器，不同的功能号代表不同的功能
其余输入参数可依据具体的功能将参数送入不同的寄存器即可

内容如下

;主引导程序MBR，由BIOS通过jmp 0:0x7c00跳转;------------------------------------------
;vstart=0x7c00表示本程序在编译时，起始地址编译为0x7c00
SECTION MBR vstart=0x7c00
;使用通用寄存器中的值（0）初始化其余寄存器mov ax,csmov ds,axmov es,axmov ss,axmov fs,ax
;初始化栈指针mov sp,0x7c00
;------------------------------------------;------------------------------------------
;利用0x06号功能进行清屏
;INT 0x10 功能号：0x06 功能描述：上卷窗口清屏
;输入:;AH 功能号：0x06;AL=上卷的行数（如果为0，则表示全部）;BH=上卷的行属性;(CL,CH)=窗口左上角(X,Y)位置;(DL,DH)=窗口右下角(X,Y)位置
;返回值;无返回值mov ax,0x0600mov bx,0x0700mov cx,0        ;左上角(0,0)mov dx,0x184f   ;右下角(80,25);0x18=24，0x4f=79int 0x10        ;调用BIOS中断函数
;------------------------------------------;------------------------------------------
;获取光标位置
;功能号：3
;输入：;ah:3;bh:存储待获取光标的页号
;输出:;ch=光标开始行，cl=光标结束行;dh=光标所在行号，cl=光标所在列号mov ah,3mov bh,0int 0x10
;------------------------------------------;------------------------------------------
;打印字符串,使用13号子功能mov ax,message
;es:bp为串首地址，es与cs的值一样，开始已经被初始化mov bp,ax
;光标位置使用dx中的内容，cx中的内容可忽略
;cx为串的长度，不包括结束符0的字符个数mov cx,5
;ah=13表示使用13号子功能
;AL=01表示设置写字符的方式，其中01表示显示字符串并跟随光标移动mov ax,0x1301
;bh存储要显示的页号，此处是第0页
;bl是字符属性，02h表示黑底绿字mov bx,0x2int 0x10jmp $
;定义打印的字符串message db "1 MBR"times 510-($-$$) db 0db 0x55,0xaa

编译mrb.S文件

nasm -o mbr.bin mbr.S

将文件内容写入0盘0道1扇区

dd if=/home/minios/osCode/mbr.bin of=/home/minios/bochs/hd60M.img conv=notrunc

其中

notrunc 表示 "no truncate"，即不截断文件。这意味着如果输出文件（/home/minios/bochs/hd60M.img）的大小小于输入文件（/home/minios/osCode/mbr.bin）的大小，那么输出文件将不会被截断，而是保留原有的大小，并且只覆盖输出文件的前面部分。