1、突破512字節的限制

2、加載Loader進入內存

一、突破512字節的限制

一個操作系統從開機到開始運行，大致經歷"引導—》加載內核入內存—》跳入保護模式—》開始執行內核"這樣一個過程。也就是說，在內核開始執行之前不但要加載內核，還要準備保護模式等一系列工作，如果全部交給引導扇區來做，512字節很可能不夠用，所以，不放把這個過程交給另外的模塊來完成，我們把這個模塊叫做Loader。引導扇區負責把Loader加載如內存并且把控制權交它，其他的工作放心地交給 Loader來做，因為它沒有512字節的限制，將會靈活很多。

二、加載Loader進入內存

上一節我們已經詳細介紹了FAT12文件系統的數據結構，下面我們需要思考的是兩個問題：1、引導扇區通過怎樣的步驟才能找到文件；2、如何能夠把文件內容全都讀出來并加載進入內存。

下面我們先解決第一個問題：

1、? 如何讀取軟盤？

(1)????我們需要使用BIOS中斷int 13h來讀取軟盤。它的用法如下表所示：

在這里我們只介紹了2種工作方式，中斷int 13h還有其他的工作方式，如果需要可以自行查看內容。

(2)????由上表我們可以知道：當讀取某些扇區時，需要柱面（磁道）號(ch)，起始扇區號(cl)，磁頭號(dh)。我們如何通過計算得到這些數據呢？

(3)????現在萬事俱備只欠東風了，下面我們就書寫讀取軟盤扇區的函數ReadSector。

首先我們要知道該函數需要什么參數，這些參數存儲在什么位置？

參數1：扇區號，存儲在ax中

參數2：要讀取扇區的個數，存儲在cl中

參數3：數據緩沖區，即讀取扇區數據后，將其存儲在什么位置，用es:bx指向該緩沖區。

即函數的作用：從第ax個Sector開始，將cl個Sector讀入es:bx中。

;函數名：ReadSector ;------------------------------------------------------ ;作用：從第ax個Sector開始，將cl個Sector讀入es:bx中 ReadSector: ;--------------------------------------------- ;怎樣由扇區號求扇區在磁盤中的位置（扇區號->柱面號，起始扇區，磁頭號） ;--------------------------------------------- ;設扇區號為x ; ┌ 柱面號 = y >> 1 ; x ┌ 商 y ┤ ; -------------- => ┤ └ 磁頭號 = y & 1 ; 每磁道扇區數 │ ; └ 余 z => 起始扇區號 = z + 1 ;辟出兩個字節的堆棧區間保存要讀取的扇區數：byte[bp-2] push bp mov bp, sp sub esp, 2 mov byte[bp-2], cl ;將參數cl，存儲在byte[bp-2]，將要讀取扇區的個數。 push bx ;保存bx，因為下面要使用bx進行計算。 mov bl, [BPB_SecPerTrk] ;bl:除數=18 ;ax存儲的是扇區號，bl是每磁道扇區數，執行ax/bl=al----ah， ;即商y在al中，商z在ah中。 div bl inc ah ;ah(z)++，即起始扇區號=z+1, mov cl, ah ;將ah值賦值給cl,中斷int 13h中，cl保存的恰好是起始扇區號 mov dh, al ;將al(y)，賦值給dh shr al, 1 ;對al(y)進行右移一位，即得到柱面號=y>>1， mov ch, al ;然后將al賦值給ch，在中斷int 13h中，ch保存著柱面(磁道)號 and dh, 1 ;將dl(y)進行&1運算，即得到磁頭號=y&1，在中斷int 13h中，dh保存著 ;磁頭號 pop bx ;恢復bx值 ;到此為止，“柱面(磁道)號(ch)，起始扇區號(cl)，磁頭號(dh)，緩沖地址(es:bx)”全部準備就緒 mov dl, [BS_DrvNum] ;在中斷int 13中，dl保存著驅動器號。此時dl=[BS_DrvNum]=0 .GoOnReading: ;下面對ah,al進行賦值，ah=2,al=要讀取的扇區數，前面將參數cl存儲在byte[bp-2]，現在從這里重新獲取 ;并賦值給al。 mov ah, 2 mov al, byte[bp-2] ;中斷int 13一切準備就緒，然后執行int 13 int 13h jc .GoOnReading ;如果讀取錯誤，CF會被置為1，這時就不停地讀，直到正確為止。 add esp, 2 ;恢復堆棧 pop bp ret

2、? 如何在軟盤中尋找Loader.bin文件

(1)????結合上一節所介紹的FAT12數據結構，從中我們可以知道，要尋找一個文件，首先需要在根目錄區中尋找該文件的根目錄條目；然后根據根目錄條目獲取文件開始簇數（也就是在數據區中存儲的扇區）；最后讀取文件內容到內存。

(2)????嗯，是的，下面就讓我們來完成第一步-----在根目錄區中尋找該文件的根目錄條目。

讓我們開始思考這個問題，

首先要知道根目錄區的開始扇區號是19，也就是說從第19扇區開始，根目錄區占用扇區總數為14，也就是說，如果不能發現Loader.bin，需要將14個扇區都進行查找，于是需要一個大的循環在外圍，控制著扇區的讀取。

緊接著，我們每讀取一個扇區，一個扇區是512個字節，一個根目錄條目占32個字節，故一個扇區中存在512/32=16個根目錄條目，所以需要添加一個循環，控制根目錄條目的變化，從0—16進行循環。

最后，針對每一個根目錄條目，我們只是要比較文件名，一個根目錄條目的文件名占用11個字節，所以需要對每一個字節與"LOADER?? BIN"中的每一個字節進行比較，所以還是要添加一個循環，來控制字符的變化，即從0—11.

用C語言來表示該問題就是：

for( i = 根目錄區的起始扇區號(19); i < 根目錄區占有的扇區數(14);? i++)????? {

?????????? for( j = 0;j < 一個扇區內存儲的根目錄條目個數(512/32=16); j++)??? {

??????????????????? for(k =0; k < 根目錄條目中文件名占用的空間(11個字符); k++) ???? {

???????????????????????????? if(k=10)jmp LABEL_FILENAMEFOUND

???????????????????????????? if(ds:si= es:di) si++; di++;

???????????????????????????? else? break;

??????????????????? }

?????????? }

}

(3)????下面讓我們來分析代碼：

首先需要介紹下面可能需要用到的幾個變量值:

BaseOfLoader?????????? equ? 09000h???? ;LOADER.BIN被加載到的位置---段地址

OffsetOfLoader??????? equ? 0100h?????? ;LOADER.BIN被加載到的位置---偏移地址

RootDirSectors???????? equ? 14???? ;根目錄占用空間(BPB_RootEntCnt*32+511)/512

SectorNoOfRootDirectory??????? equ? 19???? ;Root Directory 的第一個扇區號

;變量

wRootDirSizeForLoop????? dw??? RootDirSectors???????? ;Root Directory占用的扇區數，在循環中會遞減至0

wSectorNo???????????????? dw??? 0??????????????? ;要讀取的扇區號

bOdd?????????????????????????? db???? 0??????????????? ;奇數還是偶數

;字符串

LoaderFileName?????? db???? "LOADER? BIN",???? 0?????? ;LOADER.BIN之文件名

;調用中斷int 13h，實現軟驅復位 xor ah, ah xor dl, dl int 13h ;下面在A盤的根目錄中尋找LOADER.BIN ;wSectorNo表示要讀取的扇區號，SectorNoOfRootDirectory ;表示根目錄區的開始扇區號=19 mov word[wSectorNo], SectorNoOfRootDirectory LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN: ;wRootDirSizeForLoop=RootDirSectors，表示根目錄占用的扇區數，即表示要讀取的扇區數；也就是 ;最外部循環中的控制變量(相當于i)。 ;判斷根目錄區所有扇區是不是已經讀取完畢，如果讀完表示沒有找到LOADER.BIN， ;跳入到LABEL_NO_LOADERBIN，否則，減1。 cmp word[wRootDirSizeForLoop], 0 jz LABEL_NO_LOADERBIN dec word[wRootDirSizeForLoop] ;為ReadSector函數準備參數，從第ax個Sector開始讀，將cl個Sector讀入es:bx中 mov ax, BaseOfLoader mov es, ax ;es<-BaseOfLoader mov bx, OffsetOfLoader ;bx<-OffsetOfLoader,于是es:bx=BaseOfLoader:OffsetOfLoader mov ax, [wSectorNo] ;ax<-Root Directory中的某Sector號，表示要讀取的扇區號 mov cl, 1 ;cl表示要讀取扇區個數=1 call ReadSector ;調用ReadSector函數之后，es:bx將存儲該扇區數據。 mov si, LoaderFileName ;ds:si->"LOADER BIN" mov di, OffsetOfLoader ;es:di->BaseOfLoader:OffsetOfLoader=es:bx ;即es:di指向存儲的該扇區數據 cld ;一個扇區是512個字節，一個根目錄項占32個字節，故512/32=16，因此需要比較16個根目錄項的文件名， ;故賦值dx=16，由dx來控制循環次數 mov dx, 10h LABEL_SEARCH_FOR_LOADERBIN: ;判斷dx是否為0，0意味著這個扇區內的所有根目錄項進行比較完畢，然后跳入到下一個扇區，繼續進行比較， ;dx=0,則跳入LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR；否則，dx-- cmp dx, 0 jz LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR dec dx ;一個根目錄項的文件名占用11個字節，故必須對其每個字節與"LOADER BIN"一一對比 ;故賦值cx=11，由cx來控制循環次數 mov cx, 11 LABEL_CMP_FILENAME: cmp cx, 0 jz LABEL_FILENAME_FOUND ;如果cx=0,意味著11個字符都相等，表示找到，跳轉到LABEL_FILENAME_FOUND dec cx ;否則，cx-- lodsb ;ds:si->al,ds:si指向的是字符串"LOADER BIN" cmp al, byte[es:di] ;進行一個字符的比較，如果相等，則比較下一個字符， jz LABEL_GO_ON ;跳入到LABEL_GO_ON jmp LABEL_DIFFERENT ;只要發現有一個不相等的字符就表明本Directory Entry不是我們要 ;找的LOADER.BIN，跳轉到LABEL_DIFFERENT，進如下一個Directory Entry比較。 LABEL_GO_ON: inc di ;將di++，進行一個字符的比較。 jmp LABEL_CMP_FILENAME ;跳轉到LABEL_CMP_FILENAME，繼續進行文件名比較。 LABEL_DIFFERENT: ;di&=E0是為了讓它指向本條目開頭，di初始化為某個條目開頭， ;在比較過程中，會將它不斷增1，當失敗之后，必須進行重新初始化 ;因為一個條目占用32個字節，故and di,0FFE0h add di, 20h ;之后，di就指向了下一個條目 and di, 0FFE0h add di, 20h ;重新初始化si,使其指向"LOADER BIN"的開始位置 mov si, LoaderFileName jmp LABEL_SEARCH_FOR_LOADERBIN ;跳轉到LABEL_SEARCH_FOR_LOADERBIN LABEL_GOTO_NEXT_SECTOR_IN_ROOT_DIR: add word[wSectorNo], 1 ;將要讀取的扇區號+1，進行下一個扇區的比較 jmp LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN ;跳轉到LABEL_SEARCH_IN_ROOT_DIR_BEGIN，開始一個扇區的比較 ;如果最后沒有找到"LOADER BIN"，則顯示“NO LOADER”字符串來表示。 LABEL_NO_LOADERBIN: mov dh, 2 ;"NO LOADER" call DispStr ;顯示字符串 %ifdef _BOOT_DEBUG_ mov dh, 2 ;"NO LOADER" call DispStr ;顯示字符串 mov ax, 4C00h int 21h ;沒有找到LOADER.BIN，返回到DOS %else jmp $ ;沒有找到LOADER.BIN，死循環在這里 %endif ;如果找到"LOADER BIN"，則跳轉到LABEL_FILENAME_FOUNT，然后進行第二步驟，從 ;Directory Entry中讀取文件在數據區的開始簇號。 LABEL_FILENAME_FOUND:

(4)????對上面這段代碼畫出它的簡易流程圖如下：

3、? 如何將Loader.bin文件加載到內存？

現在我們已經有了Loader.bin的起始扇區號，我們需要用這個扇區號來做兩件事情：一件是把起始扇區裝入內存，另一件則是通過它找到FAT中的項，從而找到Loader占用的其余所有扇區。

此時裝入一個扇區對我們來說已經是很輕松的事了，可從FAT中找到一個項還是多少有些麻煩，下面我們就根據扇區號去FAT表中找到相應的項。在這里，將要寫一個函數GetFATEntry，函數的輸入就是扇區號(ax)，輸出則是其對應的FAT項的值(ax)。

我們一起來思考這個函數如何去實現，我們知道了扇區號x，然后我們去FAT1中尋找x所對應的FATEntry，我們已經知道一個FAT項占1.5個字節。所以我們用x*3/2=y………z，y為商（偏移量)（字節），相對于FAT1的初始位置的偏移量；Z為余數（0或者1），是判斷FATEntry是奇數還是偶數，0表示偶數，1表示奇數。然后我們讓y/512=m………n，m為商，n為余數，此時m為FATEntry所在的相對扇區，n為在此扇區內的偏移量（字節）。因為FAT1表前面還有1個引導扇區，所以FATEntry所在的實際扇區號為m+1。然后讀取m+1和m+2兩個扇區，然后在偏移n個字節處，取出FATEntry，相當于讀取兩個字節。此時再利用z，如果z為0的話，此FAT項為前一個字節和后一個字節的后4位，如果z為1的話，此FATEntry取前一個字節的前4位和后一個字節。

下面我們實現GetFATEntry函數，函數的輸入就是扇區號，輸出則是其對應的FATEntry的值。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的加载Loader.bin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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