第一天，磁盘引导程序
时间：2009-03-15 来源：supertianxiang
1，bootsect.s 文件
（1），功能描述
bootsect.s 代码是磁盘引导块程序，驻留在磁盘的第一个扇区中（引导扇区，0 磁道（柱面），0 磁头，第1 个扇区）。在PC 机加电ROM BIOS 自检后，引导扇区由BIOS 加载到内存0x7C00 处，然后将自己移动到内存0x90000 处。该程序的主要作用是首先将setup 模块（由setup.s 编译成）从磁盘加载到内存紧接
着bootsect 的后面位置（0x90200）,然后利用BIOS中断0x13取磁盘参数表中当前启动引导盘的参数，
接着在屏幕上显示“Loading system...”字符串。再者将system 模块从磁盘上加载到内存0x10000 开始
的地方。随后确定根文件系统的设备号，若没有指定，则根据所保存的引导盘的每磁道扇区数判别出盘的
类型和种类（是1.44M A 盘？）并保存其设备号于root_dev(引导块的0x508 地址处)，最后长跳转到setup
程序的开始处（0x90200）执行setup 程序。
着bootsect 的后面位置（0x90200）,然后利用BIOS中断0x13取磁盘参数表中当前启动引导盘的参数，
接着在屏幕上显示“Loading system...”字符串。再者将system 模块从磁盘上加载到内存0x10000 开始
的地方。随后确定根文件系统的设备号，若没有指定，则根据所保存的引导盘的每磁道扇区数判别出盘的
类型和种类（是1.44M A 盘？）并保存其设备号于root_dev(引导块的0x508 地址处)，最后长跳转到setup
程序的开始处（0x90200）执行setup 程序。
（2），代码阅读
1 !
2 ! SYS_SIZE is the number of clicks (16 bytes) to be loaded.
3 ! 0x3000 is 0x30000 bytes = 192kB, more than enough for current
4 ! versions of linux ! SYS_SIZE 是要加载的节数（16 字节为1 节）。0x3000 共为
! 0x30000 字节 = （128+64）KB=192 kB，对于当前版本的linux 空间已足够了。
5 ! 6 SYSSIZE = 0x3000 ! 指编译连接后system 模块的大小。参见列表1.2 中第92 的说明。
! 这里给出了一个最大默认值。
5 ! 6 SYSSIZE = 0x3000 ! 指编译连接后system 模块的大小。参见列表1.2 中第92 的说明。
! 这里给出了一个最大默认值。
7 !
8 ! bootsect.s (C) 1991 Linus Torvalds
9 !
10 ! bootsect.s is loaded at 0x7c00 by the bios-startup routines, and moves
11 ! iself out of the way to address 0x90000, and jumps there.
12 !
13 ! It then loads 'setup' directly after itself (0x90200), and the system
14 ! at 0x10000, using BIOS interrupts.
15 !
16 ! NOTE! currently system is at most 8*65536 bytes long. This should be no
17 ! problem, even in the future. I want to keep it simple. This 512 kB
18 ! kernel size should be enough, especially as this doesn't contain the
19 ! buffer cache as in minix
20 !
21 ! The loader has been made as simple as possible, and continuos
22 ! read errors will result in a unbreakable loop. Reboot by hand. It
23 ! loads pretty fast by getting whole sectors at a time whenever possible.
!
! 以下是前面这些文字的翻译：
! bootsect.s (C) 1991 Linus Torvalds 版权所有
!
! bootsect.s 被bios-启动子程序加载至0x7c00 (31k)处，并将自己
! 移到了地址0x90000 (576k)处，并跳转至那里。
!
! 它然后使用BIOS 中断将'setup'直接加载到自己的后面(0x90200)(576.5k)，
! 并将system 加载到地址0x10000 处。
!
! 注意! 目前的内核系统最大长度限制为(8*65536)(512k)字节，即使是在
! 将来这也应该没有问题的。我想让它保持简单明了。这样512k 的最大内核长度应该
! 足够了，尤其是这里没有象minix 中一样包含缓冲区高速缓冲。
!
! 加载程序已经做的够简单了，所以持续的读出错将导致死循环。只能手工重启。
! 只要可能，通过一次取取所有的扇区，加载过程可以做的很快的。
8 ! bootsect.s (C) 1991 Linus Torvalds
9 !
10 ! bootsect.s is loaded at 0x7c00 by the bios-startup routines, and moves
11 ! iself out of the way to address 0x90000, and jumps there.
12 !
13 ! It then loads 'setup' directly after itself (0x90200), and the system
14 ! at 0x10000, using BIOS interrupts.
15 !
16 ! NOTE! currently system is at most 8*65536 bytes long. This should be no
17 ! problem, even in the future. I want to keep it simple. This 512 kB
18 ! kernel size should be enough, especially as this doesn't contain the
19 ! buffer cache as in minix
20 !
21 ! The loader has been made as simple as possible, and continuos
22 ! read errors will result in a unbreakable loop. Reboot by hand. It
23 ! loads pretty fast by getting whole sectors at a time whenever possible.
!
! 以下是前面这些文字的翻译：
! bootsect.s (C) 1991 Linus Torvalds 版权所有
!
! bootsect.s 被bios-启动子程序加载至0x7c00 (31k)处，并将自己
! 移到了地址0x90000 (576k)处，并跳转至那里。
!
! 它然后使用BIOS 中断将'setup'直接加载到自己的后面(0x90200)(576.5k)，
! 并将system 加载到地址0x10000 处。
!
! 注意! 目前的内核系统最大长度限制为(8*65536)(512k)字节，即使是在
! 将来这也应该没有问题的。我想让它保持简单明了。这样512k 的最大内核长度应该
! 足够了，尤其是这里没有象minix 中一样包含缓冲区高速缓冲。
!
! 加载程序已经做的够简单了，所以持续的读出错将导致死循环。只能手工重启。
! 只要可能，通过一次取取所有的扇区，加载过程可以做的很快的。
24
25 .globl begtext, begdata, begbss, endtext, enddata, endbss ! 定义了6 个全局标识符；
26 .text ! 文本段；
27 begtext:
28 .data ! 数据段；
29 begdata:
30 .bss ! 堆栈段；
31 begbss:
32 .text ! 文本段；
33
34 SETUPLEN = 4 ! nr of setup-sectors
! setup 程序的扇区数(setup-sectors)值；
25 .globl begtext, begdata, begbss, endtext, enddata, endbss ! 定义了6 个全局标识符；
26 .text ! 文本段；
27 begtext:
28 .data ! 数据段；
29 begdata:
30 .bss ! 堆栈段；
31 begbss:
32 .text ! 文本段；
33
34 SETUPLEN = 4 ! nr of setup-sectors
! setup 程序的扇区数(setup-sectors)值；
35 BOOTSEG = 0x07c0 ! original address of boot-sector
! bootsect 的原始地址（是段地址，以下同）；
! bootsect 的原始地址（是段地址，以下同）；
36 INITSEG = 0x9000 ! we move boot here - out of the way
! 将bootsect 移到这里 -- 避开；
37 SETUPSEG = 0x9020 ! setup starts here
! setup 程序从这里开始；
38 SYSSEG = 0x1000 ! system loaded at 0x10000 (65536).
! system 模块加载到0x10000（64 kB）处；
39 ENDSEG = SYSSEG + SYSSIZE ! where to stop loading
! 停止加载的段地址；
! 将bootsect 移到这里 -- 避开；
37 SETUPSEG = 0x9020 ! setup starts here
! setup 程序从这里开始；
38 SYSSEG = 0x1000 ! system loaded at 0x10000 (65536).
! system 模块加载到0x10000（64 kB）处；
39 ENDSEG = SYSSEG + SYSSIZE ! where to stop loading
! 停止加载的段地址；
40
41 ! ROOT_DEV: 0x000 - same type of floppy as boot.
! 根文件系统设备使用与引导时同样的软驱设备；
42 ! 0x301 - first partition on first drive etc
! 根文件系统设备在第一个硬盘的第一个分区上，等等；
43 ROOT_DEV = 0x306 ! 指定根文件系统设备是第2 个硬盘的第1 个分区。这是Linux 老式的硬盘命名
! 方式,具体值的含义如下：
! 设备号=主设备号*256 + 次设备号（也即dev_no = (major<<8) + minor ）
! （主设备号：1-内存,2-磁盘,3-硬盘,4-ttyx,5-tty,6-并行口,7-非命名管道）
! 0x300 - /dev/hd0 - 代表整个第1 个硬盘；
! 0x301 - /dev/hd1 - 第1 个盘的第1 个分区；
! …
! 0x304 - /dev/hd4 - 第1 个盘的第4 个分区；
! 0x305 - /dev/hd5 - 代表整个第2 个硬盘盘；
! 0x306 - /dev/hd6 - 第2 个盘的第1 个分区；
! …
! 0x309 - /dev/hd9 - 第2 个盘的第4 个分区；
! 从linux 内核0.95 版后已经使用与现在相同的命名方法了。
44
45 entry start ! 告知连接程序，程序从start 标号开始执行。
41 ! ROOT_DEV: 0x000 - same type of floppy as boot.
! 根文件系统设备使用与引导时同样的软驱设备；
42 ! 0x301 - first partition on first drive etc
! 根文件系统设备在第一个硬盘的第一个分区上，等等；
43 ROOT_DEV = 0x306 ! 指定根文件系统设备是第2 个硬盘的第1 个分区。这是Linux 老式的硬盘命名
! 方式,具体值的含义如下：
! 设备号=主设备号*256 + 次设备号（也即dev_no = (major<<8) + minor ）
! （主设备号：1-内存,2-磁盘,3-硬盘,4-ttyx,5-tty,6-并行口,7-非命名管道）
! 0x300 - /dev/hd0 - 代表整个第1 个硬盘；
! 0x301 - /dev/hd1 - 第1 个盘的第1 个分区；
! …
! 0x304 - /dev/hd4 - 第1 个盘的第4 个分区；
! 0x305 - /dev/hd5 - 代表整个第2 个硬盘盘；
! 0x306 - /dev/hd6 - 第2 个盘的第1 个分区；
! …
! 0x309 - /dev/hd9 - 第2 个盘的第4 个分区；
! 从linux 内核0.95 版后已经使用与现在相同的命名方法了。
44
45 entry start ! 告知连接程序，程序从start 标号开始执行。
46 start: ! 47--56 行作用是将自身(bootsect)从目前段位置0x07c0(31k)
! 移动到0x9000(576k)处，共256 字（512 字节），然后跳转到
! 移动后代码的go 标号处，也即本程序的下一语句处。
47 mov ax,#BOOTSEG ! 将ds 段寄存器置为0x7C0；
48 mov ds,ax
49 mov ax,#INITSEG ! 将es 段寄存器置为0x9000；
50 mov es,ax
51 mov cx,#256 ! 移动计数值=256 字；
52 sub si,si ! 源地址 ds:si = 0x07C0:0x0000
53 sub di,di ! 目的地址 es:di = 0x9000:0x0000
54 rep ! 重复执行，直到cx = 0
55 movw ! 移动1 个字；
! 移动到0x9000(576k)处，共256 字（512 字节），然后跳转到
! 移动后代码的go 标号处，也即本程序的下一语句处。
47 mov ax,#BOOTSEG ! 将ds 段寄存器置为0x7C0；
48 mov ds,ax
49 mov ax,#INITSEG ! 将es 段寄存器置为0x9000；
50 mov es,ax
51 mov cx,#256 ! 移动计数值=256 字；
52 sub si,si ! 源地址 ds:si = 0x07C0:0x0000
53 sub di,di ! 目的地址 es:di = 0x9000:0x0000
54 rep ! 重复执行，直到cx = 0
55 movw ! 移动1 个字；
56 jmpi go,INITSEG ! 间接跳转。这里INITSEG 指出跳转到的段地址，即INITSEG:go处，
!cs也自动置为INITSEG。
57 go: mov ax,cs ! 将ds、es 和ss 都置成移动后代码所在的段处(0x9000)。
58 mov ds,ax
59 mov es,ax
57 go: mov ax,cs ! 将ds、es 和ss 都置成移动后代码所在的段处(0x9000)。
58 mov ds,ax
59 mov es,ax
60 ! put stack at 0x9ff00.
! 将堆栈指针sp 指向0x9ff00(即0x9000:0xff00)处
61 mov ss,ax
62 mov sp,#0xFF00 ! arbitrary value >>512
! sp 只要指向远大于512 偏移（即地址0x90400）处
! 都可以。因为从0x90200 地址开始要放置setup 程序，
! 而此时setup 程序大约为4 个扇区，因此sp 要指向大
! 于（200 + 200 * 4 + 堆栈大小）处。
63
64 ! load the setup-sectors directly after the bootblock.
61 mov ss,ax
62 mov sp,#0xFF00 ! arbitrary value >>512
! sp 只要指向远大于512 偏移（即地址0x90400）处
! 都可以。因为从0x90200 地址开始要放置setup 程序，
! 而此时setup 程序大约为4 个扇区，因此sp 要指向大
! 于（200 + 200 * 4 + 堆栈大小）处。
63
64 ! load the setup-sectors directly after the bootblock.
65 ! Note that 'es' is already set up.
! 在bootsect 程序块后紧根着加载setup 模块的代码数据。
! 注意es 已经设置好了。（在移动代码时es 已经指向目的段地址处0x9000）。
66
67 load_setup:
! 68--77 行的用途是利用BIOS 中断INT 0x13 将setup 模块从磁盘第2 个扇区
! 开始读到0x90200 开始处，共读4 个扇区。如果读出错，则复位驱动器，并
! 重试，没有退路。INT 0x13 的使用方法如下：
! 读扇区：
! ah = 0x02 - 读磁盘扇区到内存；al = 需要读出的扇区数量；
! ch = 磁道(柱面)号的低8 位； cl = 开始扇区(0-5 位)，磁道号高2 位(6-7)；
! dh = 磁头号； dl = 驱动器号（如果是硬盘则要置位7，此处不懂）；
! es:bx 指向数据缓冲区； 如果出错则CF 标志置位。
! 在bootsect 程序块后紧根着加载setup 模块的代码数据。
! 注意es 已经设置好了。（在移动代码时es 已经指向目的段地址处0x9000）。
66
67 load_setup:
! 68--77 行的用途是利用BIOS 中断INT 0x13 将setup 模块从磁盘第2 个扇区
! 开始读到0x90200 开始处，共读4 个扇区。如果读出错，则复位驱动器，并
! 重试，没有退路。INT 0x13 的使用方法如下：
! 读扇区：
! ah = 0x02 - 读磁盘扇区到内存；al = 需要读出的扇区数量；
! ch = 磁道(柱面)号的低8 位； cl = 开始扇区(0-5 位)，磁道号高2 位(6-7)；
! dh = 磁头号； dl = 驱动器号（如果是硬盘则要置位7，此处不懂）；
! es:bx 指向数据缓冲区； 如果出错则CF 标志置位。
68 mov dx,#0x0000 ! drive 0, head 0
69 mov cx,#0x0002 ! sector 2, track 0
70 mov bx,#0x0200 ! address = 512, in INITSEG
71 mov ax,#0x0200+SETUPLEN ! service 2, nr of sectors
72 int 0x13 ! read it
73 jnc ok_load_setup ! ok - continue
74 mov dx,#0x0000
75 mov ax,#0x0000 ! reset the diskette
76 int 0x13
77 j load_setup
78
79 ok_load_setup:
69 mov cx,#0x0002 ! sector 2, track 0
70 mov bx,#0x0200 ! address = 512, in INITSEG
71 mov ax,#0x0200+SETUPLEN ! service 2, nr of sectors
72 int 0x13 ! read it
73 jnc ok_load_setup ! ok - continue
74 mov dx,#0x0000
75 mov ax,#0x0000 ! reset the diskette
76 int 0x13
77 j load_setup
78
79 ok_load_setup:
80
80
81 ! Get disk drive parameters, specifically nr of sectors/track
! 取磁盘驱动器的参数，特别是每道的扇区数量。
! 取磁盘驱动器参数INT 0x13 调用格式和返回信息如下：
! ah = 0x08 dl = 驱动器号（如果是硬盘则要置位7 为1）。
! 返回信息：
! 如果出错则CF 置位，并且ah = 状态码。
! ah = 0， al = 0， bl = 驱动器类型（AT/PS2）
! ch = 最大磁道号的低8 位，cl = 每磁道最大扇区数(位0-5)，最大磁道号高2 位(位6-7)
! dh = 最大磁头数， dl = 驱动器数量，
! es:di - 软驱磁盘参数表。
82
83 mov dl,#0x00
84 mov ax,#0x0800 ! AH=8 is get drive parameters
85 int 0x13
86 mov ch,#0x00
87 seg cs
88 mov sectors,cx ! 保存每磁道扇区数。
89 mov ax,#INITSEG
90 mov es,ax ! 因为上面取磁盘参数中断改掉了es 的值，这里重新改回。
91
92 ! Print some inane message ! 在显示一些信息('Loading system ...'回车换行，共24 个字符)。
93
94 mov ah,#0x03 ! read cursor pos
95 xor bh,bh ! 读光标位置。
96 int 0x10
97
98 mov cx,#24 ! 共24 个字符。
81 ! Get disk drive parameters, specifically nr of sectors/track
! 取磁盘驱动器的参数，特别是每道的扇区数量。
! 取磁盘驱动器参数INT 0x13 调用格式和返回信息如下：
! ah = 0x08 dl = 驱动器号（如果是硬盘则要置位7 为1）。
! 返回信息：
! 如果出错则CF 置位，并且ah = 状态码。
! ah = 0， al = 0， bl = 驱动器类型（AT/PS2）
! ch = 最大磁道号的低8 位，cl = 每磁道最大扇区数(位0-5)，最大磁道号高2 位(位6-7)
! dh = 最大磁头数， dl = 驱动器数量，
! es:di - 软驱磁盘参数表。
82
83 mov dl,#0x00
84 mov ax,#0x0800 ! AH=8 is get drive parameters
85 int 0x13
86 mov ch,#0x00
87 seg cs
88 mov sectors,cx ! 保存每磁道扇区数。
89 mov ax,#INITSEG
90 mov es,ax ! 因为上面取磁盘参数中断改掉了es 的值，这里重新改回。
91
92 ! Print some inane message ! 在显示一些信息('Loading system ...'回车换行，共24 个字符)。
93
94 mov ah,#0x03 ! read cursor pos
95 xor bh,bh ! 读光标位置。
96 int 0x10
97
98 mov cx,#24 ! 共24 个字符。
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