自製操作系統Antz(1)——Boot Sector

0.引子

　最近在看操作系統底層方面的東西，最開始的為什麼是07c00h這個問題就讓我對操作系統有了很大的興趣。所以準備在看書之餘順便寫一個操作系統(Anz)。至於為什麼這個系統會被叫做Antz,可以參考Antz Uhl Kone(某個日漫男主的名字), 日語為アインズ·ウール·ゴウン，與之對應的還有接下來準備寫的自製腳本語言AntzScript，因為準備是用Java實現解釋器，所以如何把AntzScript運行在Antz上是一個很大問題（其實問題就是引入Java）。

　　Antz系統更新地址： https://www.cnblogs.com/LexMoon/category/1262287.html

　　Linux內核源碼分析地址：https://www.cnblogs.com/LexMoon/category/1267413.html

1.關於Boot Sector

　　引導扇區(Boot Sector) 通常指設備的第一個扇區，用於載入並轉讓處理器控制權給操作系統。

1.1 主引導扇區

硬碟的0柱面、0磁頭、1扇區稱為主引導扇區，也叫主引導記錄MBR，該記錄佔用512個位元組，它用於硬碟啟動時將系統控制權轉給用戶指定的、在分區表中登記了某個操作系統分區。MBR的內容是在硬碟分區時由分區軟體寫入該扇區的，MBR不屬於任何一個操作系統，不隨操作系統的不同而不同，即使不同，MBR也不會夾帶操作系統的性質，具有公共引導的特性。但安裝某些多重引導功能的軟體或LINUX的LILO時有可能改寫它，它先於所有的操作系統被調入內存並發揮作用，然後才將控制權交給活動主分區內的操作系統。

1.2 MBR成員

　1.主引導程序代碼，佔446位元組

　　　　2. 磁碟簽名

　　　　3.硬碟分區表DPT，佔64位元組　　　　4.主引導扇區結束標誌55AAH　　　　硬碟的主引導程序代碼是從偏移0000H開始到偏移01BDH結束的446位元組；主引導程序代碼包括一小段執行代碼。啟動PC 機時，系統首先對硬體設備進行測試，成功後進入自舉程序INT 19H；然後讀系統磁碟0柱面、0磁頭、1扇區的主引導扇區MBR的內容到內存指定單元0：7C00 首地址開始的區域，並執行MBR程序段。

1.3MBR功能

　　　　1．掃描分區表查找活動分區；

　　　　2．尋找活動分區的起始扇區；

　　　　3．將活動分區的引導扇區讀到內存；

　　　　4．執行引導扇區的運行代碼。　　　　　如果主引導代碼未完成這些功能，系統顯示下列錯誤信息

　　　　　　Invalid partition table

　　　　　　Error loading operating system　　　　　　Missing operating system

MBR是BIOS接力的第一棒，在他之後，會由分區引導扇區DBR接力，至於為什麼不直接給DBR。那是因為BIOS大小有限，無法完成所有操作，在給DBR之前會通過MBR完成。

　　目前只需要了解MBR，至於DBR會在之後進行解釋。

2.Boot Sector實現代碼

在BIOS自檢等一系列工作完成後，要開始引導了。計算機會將硬碟0面0道1扇區512位元組載入到07c00h（0000::7c00）處。

　　1）為什麼是0面0道1扇區？

　　　　這個可以理解為是規定，當Bios工作完成後會去將硬碟0面0道1扇區512位元組進行載入。但是真實情況是根據「魔數」來確定的，魔數就是有特殊意義的數，更大作用是用來做標記，比如MBR就是在512個位元組的最後兩個位元組填入 0x55 ，0xaa來進行標記的。放在第一個扇區是因為0面0道1扇區是磁碟最開始的地方，一開始檢驗出有 0x55 ，0xaa就直接開始載入。　　2）為什麼是07c00h?　　　　這個也可以當作是規定，在IBM文檔中沒有具體說明07c00h是為什麼，但是在世界上第一台個人計算機誕生時，07c00h就是在它當中初次誕生的，那時的DOS最多也就是32K，為了實現MBR中的棧需要512B，為了滿足需求取最大為1K，也就是32K-1K，就是07c00h了。

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