【0】README

• 0.1） 本代碼旨在演示 在boot 代碼中，如何 通過 loader文件所在根目錄條目 找出該文件的 在 軟盤所有全局扇區號（簇號），并執行內存中的 loader 代碼；
• 0.2） 此代碼非常重要，關系到bootloader的加載和運行（打印字母 L）（干貨）
• 0.3） source code from orange’s implemention of a os and for complete code , please visit https://github.com/pacosonTang/Orange-s-OS/blob/master/boot.asm
• 0.4） 就本os而言，即orange’s os ，”從扇區copy os加載程序 loader 到內存0x09000:0100“這個任務 是在 引導扇區中的引導程序boot 中完成的，而且在 boot 完成本任務之前，引導程序boot還完成 ”在根目錄區尋找 加載程序loader 對應的根目錄條目“的任務，注意這與linux 是不同的；
• 0.5）即是說，orange’s os 中的啟動程序boot 執行了兩個任務： os引導程序boot 在根目錄區尋找os加載程序文件loader 對應的根目錄條目 + os引導程序boot 從扇區拷貝os加載程序loader文件到內存（boot copy kernel to mem in the same method）
• Attention）
• • A1） loader文件所在根目錄條目 是由 p109.asm 得到的， 在查找完文件名稱且匹配后，di 指向文件名的后一個字節，但di還存在于當前匹配成功的 根目錄條目中；
• • A2） 要死死記住 根目錄條目的數據結構存儲的是：（文件名 + 文件屬性 + 最后一次寫入時間 + 最后一次寫入日期 + 此條目對應的開始簇號 + 文件大小）
    

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【1】SOURCE CODE

LABEL_FILENAME_FOUND: ; 找到 LOADER.BIN 后便來到這里繼續

mov ax, RootDirSectors ; RootDirSectors=14and di, 0FFE0h ; di -> 當前條目的開始，每個條目=32字節，0ffe0==1111 1111 1110 0000add di, 01Ah ; di -> 首 Sector ，條目數據結構中，開始簇號的offset=26字節；mov cx, word [es:di]push cx ; 保存此 Sector 在 FAT 中的序號 ，cx等于loader文件的開始簇號（在數據區）add cx, axadd cx, DeltaSectorNo ; cl <- LOADER.BIN的起始扇區號(0-based); 這里加完之后，cx=該loader 文件相對于0號扇區的扇區號（也即相對于整個軟盤而言）mov ax, BaseOfLoadermov es, ax ; es <- BaseOfLoadermov bx, OffsetOfLoader ; bx <- OffsetOfLoadermov ax, cx ; ax <- Sector 號LABEL_GOON_LOADING_FILE:push ax ; `.push bx ; | es:bp 是串地址，CX=串長度，ah= ,al= '.' 打印什么東西， bh=頁號，bl=黑底紅字mov ah, 0Eh ; | 每讀一個扇區就在 "Booting " 后面mov al, '.' ; | 打一個點, 形成這樣的效果:mov bl, 0Fh ; | Booting ...... int 10h ; | | 一句話說完，以上對register的初始化，都是為觸發10h 號中斷做準備工作的， pop bx ; |pop ax ; /mov cl, 1

call ReadSector ; 這個ReadSector非常重要，目的就是讀取cl個扇區到 es:bx中，而bx 每次都自增512字節；(這是讀軟盤某扇區到內存中的關鍵步驟)

pop ax ; cur_line=154, 取出此 Sector 在 FAT 中的序號(ax <- cx)，line133 push cx 已壓入棧, cx=Loader文件在數據區的開始簇號；

call GetFATEntry ; 找到序號為 ax 的 Sector 在 FAT 中的條目, 結果放在 ax 中

cmp ax, 0FFFhjz LABEL_FILE_LOADED ; 相等，則說明 該簇號是最后一個簇號push ax ; 保存 Sector 在 FAT 中的序號mov dx, RootDirSectorsadd ax, dxadd ax, DeltaSectorNo ; DeltaSectorNo equ 17add bx, [BPB_BytsPerSec] ; bx加上一個扇區的字節數，即跳轉到下一個扇區；因為讀取地址是 es:bxjmp LABEL_GOON_LOADING_FILE LABEL_FILE_LOADED:mov dh, 1 ; "Ready." 加載完畢 call DispStr ; 顯示字符串;

jmp BaseOfLoader:OffsetOfLoader; 這一句正式跳轉到已加載到內， 開始執行loader 代碼；
; 存中的 LOADER.BIN 的開始處，
; 開始執行 LOADER.BIN 的代碼。
; Boot Sector 的使命到此結束**

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GetFATEntry Source Code
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; 函數名: GetFATEntry
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; 作用:
; 找到序號為 ax 的 Sector 在 FAT 中的條目, 結果放在 ax 中
; 需要注意的是, 中間需要讀 FAT 的扇區到 es:bx 處, 所以函數一開始保存了 es 和 bx

GetFATEntry:push espush bxpush ax ; cur_line=269, ax 存儲該文件在FAT中的開始簇號（又FAT的第0和第1項不使用，所以FAT條目的開始簇號起步價為2，且數據區的第一個簇的簇號是2）mov ax, BaseOfLoader; `.sub ax, 0100h ; | 在 BaseOfLoader 后面留出 4K 空間用于存放 FAT; | 因為每個扇區=512B，FAT=8個扇區=4k；mov es, ax ; /pop ax ; ax恢復line269 push ax 的值，（current line=273）mov byte [bOdd], 0 ; bOdd db 0 ; 奇數(value=1)還是偶數(value=0)mov bx, 3mul bx ; dx:ax = ax * 3mov bx, 2div bx ; dx:ax / 2 ==> ax <- 商, dx <- 余數cmp dx, 0jz LABEL_EVENmov byte [bOdd], 1 ; 奇數(value=1)偶數(value=0) LABEL_EVEN:;偶數; 現在 ax 是 FATEntry 在 FAT 中的偏移量,下面來; 計算 FATEntry 在哪個扇區中(FAT占用不止一個扇區); 因為 FATEntry 占用12位，解釋了line276 line278 的 乘3 和 除2 操作；cur_line=285xor dx, dx mov bx, [BPB_BytsPerSec] ; div bx ; dx:ax / BPB_BytsPerSec; ax <- 商 (FATEntry 所在的扇區相對于 FAT 的扇區號 , FAT共有9個扇區 ); dx <- 余數 (FATEntry 在扇區內的偏移)push dx ; FATEntry 在扇區內的偏移mov bx, 0 ; bx <- 0 于是, es:bx = (BaseOfLoader - 100):00add ax, SectorNoOfFAT1 ; 此句之后的 ax 就是 FATEntry 所在的扇區號（全局）; SectorNoOfFAT1 equ 1 ; FAT1 的第一個扇區號 = BPB_RsvdSecCntmov cl, 2 call ReadSector ; 讀取 FATEntry 所在的扇區, 一次讀兩個, 避免在邊界; 發生錯誤, 因為一個 FATEntry 可能跨越兩個扇區; ReadSector 從第 ax 個 Sector 開始, 將 cl 個 Sector 讀入 es:bx 中, es:bx = (BaseOfLoader - 100):00pop dx ; 將 FATEntry 在扇區內的偏移(line292) 出棧，cur_line=300 add bx, dx ; 因為bx=0，偏移量 -> bxmov ax, [es:bx] ; es:bx = (BaseOfLoader - 100):00+dx( FATEntry 在扇區內的偏移)cmp byte [bOdd], 1 ; 奇數(value=1)偶數(value=0)jnz LABEL_EVEN_2 ; 偶數shr ax, 4 ; 注意，FATEntry=12bit，占用1.5Byte, 這里很好理解 LABEL_EVEN_2:and ax, 0FFFhLABEL_GET_FAT_ENRY_OK:pop bxpop esret

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【2】Conclusion（本代碼繼p109 后，接著擺）

• 2.0）寫在前面：假設這里有個內核，loader加載該內核到內存，而且內核開始執行的時候肯定已經在保護模式下了。所以loader需要做的事情有兩件：

  • 2.0.a）加載內核入內存；
  • 2.0.b）跳入保護模式；

• 2.1）下面演示 以上代碼的執行步驟：
  step1）計算該文件起始簇號對應的全局扇區號：
  從根目錄條目中抽取出 該文件的起始簇號（FAT專門用于存儲文件在數據區的簇號，簇號等于一個或多個扇區），該簇號是相對于數據區的簇號，（因為本FAT12文件系統中，一個簇號==一個扇區，所以簇號就等于扇區的說法，但是不管怎么，知道簇號，我就可以知道扇區號，這些設置是在 FAT12 的引導扇區中定義好了的）所以，我們要算出該簇號對應的 全局簇號（扇區號），因為第一個和第2個FAT不使用，所以全局簇號最后還要減2。
  step2）從軟盤上 讀取該扇區到內存地址 es:bx=9000:1000處，以便進行數據分析；（當然，每次循環后，偏移地址要增加512字節,也即連續讀取該文件的扇區內容到 起始位置0x9000:1000處）；
  step3）找出 step1 中算出扇區號在 FAT中的條目：

  • step3.1）首先，算出該扇區在FAT的 對應條目 FATentry 在 FAT中的偏移量（一個條目= 12bits = 1.5Bytes）；（注意，這里的條目是FAT條目，不是根目錄區條目，不要搞混了）
  • step3.2）然后算出該偏移量在哪個扇區，以及在該扇區的偏移量；
  • step3.3）讀取對應FAT條目所在扇區和相鄰扇區（也即讀2個扇區，因為條目占1.5個字節，可能跨扇區存儲）到 es:bx= (9000h-100h): 00 處；
  • step3.4）在es:bx處 對兩個扇區求出 該扇區對應的 FAT條目值（即12位值）；

  step4）比較FAT條目值 是否 == fffh：

  • step4.1）如果相等，則證明該條目是最后一個條目，即over了；
  • step4.2）如果不等，將該FAT條目壓棧（因為它是一個鏈條，不斷壓棧，直到 fffh 出現），然后更新該文件的下一個全局扇區號（ax+RootDirSectors+DeltaSectorNo），然后再代入step2）進行循環；最后就可以找出該文件所對應的所有FAT條目，即該文件所占用的所有簇，也即所有扇區了，即是是壓棧形成的那個鏈條值；

  step5）找到該文件占用的所有扇區后，跳轉到es:bx的地址，即 jmp BaseOfLoader:OffsetOfLoader ，該 loader文件 僅僅是 打印了 字符 ‘L’ ，（該文件內容，就是剛才step2步驟中把軟盤扇區中的內容讀入內存 es:bx 的內容），（因為正如step2所說的那樣，在上述循環過程中，程序已經把該文件的所有扇區內容讀取到起始地址為 BaseOfLoader:OffsetOfLoader=0x90000:1000 的內容空間中去了）

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jmp BaseOfLoader:OffsetOfLoader ; 這一句正式跳轉到已加載到內 ; 存中的 LOADER.BIN 的開始處， ; 開始執行 LOADER.BIN 的代碼。 ; Boot Sector 的使命到此結束

Attntion）其實你發現： 這個 BaseOfLoader : OffsetOfLoader 處的內容，是 LABEL_GOON_LOADING_FILE 標識符后的 ReadSector函數每次讀一個扇區讀進去的，而每次的起始扇區號由 GetFATEntry 函數 提供的，而 GetFATEntry 函數的作用：找到序號為 ax 的 Sector 在 FAT 中的條目, 結果放在 ax 中。就這樣 ReadSector函數 + GetFATEntry 函數配合起來就把loader文件從 軟盤的扇區讀到了 起始內存地址 es:bx=9000h:0100 （每次循環后，偏移地址自增512字節）；

Complementary）FAT的作用：當文件size 大于 512B，則FAT是找出該文件所占用的全部簇（簇：一個或多個扇區，引導扇區的BPB_SecPerClus記錄該數字）

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的os引导程序boot从扇区拷贝os加载程序loader文件到内存（boot copy kernel to mem in the same method）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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