【操作系统】MBR

0xAA55

Legacy引导方式，选择从硬盘引导，一般都是由BIOS载入硬盘主引导扇区看它是否“OK”（也就是判断0xAA55标识）。如果主引导扇区最后两个字节是0xAA55（0x55,0xAA）那么这是个可引导的扇区，BIOS转入入口点。
MBR中的指令一般做什么呢？找到活动分区，把活动分区DBR载入到0x7C00处，转入运行。当然此时的MBR已经把自己转移到内存别处，一般是0x600处。
来一张硬盘结构图。

主引导扇区的指令部份只有446字节，剩下的66字节是4个分区表（DPT）和一个可引导标识0xAA55。
分区表的格式：
BYTE bActive; //只能是MBR_ACTIVE、MBR_INACTIVE，否则非法
BYTE bStartHead; //起始磁头
BYTE bStartSector; //起始扇区
BYTE bStartCylinder; //起始磁道
BYTE bFSType; //文件系统格式
BYTE bEndHead; //结束磁头
BYTE bEndSector; //结束扇区
BYTE bEndCylinder; //结束磁道
DWORD dwLBAStart; //分区起始扇区索引
DWORD dwLBASectors; //分区总扇区数

主引导扇区只有4个分区表，因此你只能给硬盘分4个主分区。
（问：为什么有人电脑有很多分区呢？答：他其实是用了逻辑分区，逻辑分区有个虚拟MBR。详情以后再讲）

可以看到MBR有两种表示分区位置和大小的方式，一种是CHS寻址方式（磁道、磁头、扇区的“3D”寻址方式），一种是LBA寻址方式（整个硬盘是一个“扇区数组”，用一个32位（本来LBA是48位）的扇区索引来表示）。
MBR现在有点过时了，目前流行GPT分区。 MBR用的是32位LBA，因此最大寻址只有2TB的硬盘空间。
bActive的值必须是0x00或0x80，否则不合法。

0xAA55

送上自家硬盘反汇编一份。

00007C00　33C0　　　　　　　xor ax,ax
00007C02　8ED0　　　　　　　mov ss,ax
00007C04　BC007C　　　　　　mov sp,0x7c00
00007C07　8EC0　　　　　　　mov es,ax
00007C09　8ED8　　　　　　　mov ds,ax
00007C0B　BE007C　　　　　　mov si,0x7c00
00007C0E　BF0006　　　　　　mov di,0x600
00007C11　B90002　　　　　　mov cx,0x200
00007C14　FC　　　　　　　　cld
00007C15　F3A4　　　　　　　rep movsb
00007C17　50　　　　　　　　push ax
00007C18　681C06　　　　　　push word 0x61c
00007C1B　CB　　　　　　　　retf
0000061C　FB　　　　　　　　sti
0000061D　B90400　　　　　　mov cx,0x4
00000620　BDBE07　　　　　　mov bp,0x7be
00000623　807E0000　　　　　cmp byte [bp+0x0],0x0
00000627　7C0B　　　　　　　jl 0x634
00000629　0F850E01　　　　　jnz word 0x73b
0000062D　83C510　　　　　　add bp,byte +0x10
00000630　E2F1　　　　　　　loop 0x623
00000632　CD18　　　　　　　int 0x18
00000634　885600　　　　　　mov [bp+0x0],dl
00000637　55　　　　　　　　push bp
00000638　C6461105　　　　　mov byte [bp+0x11],0x5
0000063C　C6461000　　　　　mov byte [bp+0x10],0x0
00000640　B441　　　　　　　mov ah,0x41
00000642　BBAA55　　　　　　mov bx,0x55aa
00000645　CD13　　　　　　　int 0x13
00000647　5D　　　　　　　　pop bp
00000648　720F　　　　　　　jc 0x659
0000064A　81FB55AA　　　　　cmp bx,0xaa55
0000064E　7509　　　　　　　jnz 0x659
00000650　F7C10100　　　　　test cx,0x1
00000654　7403　　　　　　　jz 0x659
00000656　FE4610　　　　　　inc byte [bp+0x10]
00000659　6660　　　　　　　pushad
0000065B　807E1000　　　　　cmp byte [bp+0x10],0x0
0000065F　7426　　　　　　　jz 0x687
00000661　666800000000　　　push dword 0x0
00000667　66FF7608　　　　　push dword [bp+0x8]
0000066B　680000　　　　　　push word 0x0
0000066E　68007C　　　　　　push word 0x7c00
00000671　680100　　　　　　push word 0x1
00000674　681000　　　　　　push word 0x10
00000677　B442　　　　　　　mov ah,0x42
00000679　8A5600　　　　　　mov dl,[bp+0x0]
0000067C　8BF4　　　　　　　mov si,sp
0000067E　CD13　　　　　　　int 0x13
00000680　9F　　　　　　　　lahf
00000681　83C410　　　　　　add sp,byte +0x10
00000684　9E　　　　　　　　sahf
00000685　EB14　　　　　　　jmp short 0x69b
00000687　B80102　　　　　　mov ax,0x201
0000068A　BB007C　　　　　　mov bx,0x7c00
0000068D　8A5600　　　　　　mov dl,[bp+0x0]
00000690　8A7601　　　　　　mov dh,[bp+0x1]
00000693　8A4E02　　　　　　mov cl,[bp+0x2]
00000696　8A6E03　　　　　　mov ch,[bp+0x3]
00000699　CD13　　　　　　　int 0x13
0000069B　6661　　　　　　　popad
0000069D　731C　　　　　　　jnc 0x6bb
0000069F　FE4E11　　　　　　dec byte [bp+0x11]
000006A2　750C　　　　　　　jnz 0x6b0
000006A4　807E0080　　　　　cmp byte [bp+0x0],0x80
000006A8　0F848A00　　　　　jz word 0x736
000006AC　B280　　　　　　　mov dl,0x80
000006AE　EB84　　　　　　　jmp short 0x634
000006B0　55　　　　　　　　push bp
000006B1　32E4　　　　　　　xor ah,ah
000006B3　8A5600　　　　　　mov dl,[bp+0x0]
000006B6　CD13　　　　　　　int 0x13
000006B8　5D　　　　　　　　pop bp
000006B9　EB9E　　　　　　　jmp short 0x659
000006BB　813EFE7D55AA　　　cmp word [0x7dfe],0xaa55
000006C1　756E　　　　　　　jnz 0x731
000006C3　FF7600　　　　　　push word [bp+0x0]
000006C6　E88D00　　　　　　call word 0x756
000006C9　7517　　　　　　　jnz 0x6e2
000006CB　FA　　　　　　　　cli
000006CC　B0D1　　　　　　　mov al,0xd1
000006CE　E664　　　　　　　out 0x64,al
000006D0　E88300　　　　　　call word 0x756
000006D3　B0DF　　　　　　　mov al,0xdf
000006D5　E660　　　　　　　out 0x60,al
000006D7　E87C00　　　　　　call word 0x756
000006DA　B0FF　　　　　　　mov al,0xff
000006DC　E664　　　　　　　out 0x64,al
000006DE　E87500　　　　　　call word 0x756
000006E1　FB　　　　　　　　sti
000006E2　B800BB　　　　　　mov ax,0xbb00
000006E5　CD1A　　　　　　　int 0x1a
000006E7　6623C0　　　　　　and eax,eax
000006EA　753B　　　　　　　jnz 0x727
000006EC　6681FB54435041　　cmp ebx,0x41504354
000006F3　7532　　　　　　　jnz 0x727
000006F5　81F90201　　　　　cmp cx,0x102
000006F9　722C　　　　　　　jc 0x727
000006FB　666807BB0000　　　push dword 0xbb07
00000701　666800020000　　　push dword 0x200
00000707　666808000000　　　push dword 0x8
0000070D　6653　　　　　　　push ebx
0000070F　6653　　　　　　　push ebx
00000711　6655　　　　　　　push ebp
00000713　666800000000　　　push dword 0x0
00000719　6668007C0000　　　push dword 0x7c00
0000071F　6661　　　　　　　popad
00000721　680000　　　　　　push word 0x0
00000724　07　　　　　　　　pop es
00000725　CD1A　　　　　　　int 0x1a
00000727　5A　　　　　　　　pop dx
00000728　32F6　　　　　　　xor dh,dh
0000072A　EA007C0000　　　　jmp word 0x0:0x7c00
0000072F　CD18　　　　　　　int 0x18
00000731　A0B707　　　　　　mov al,[0x7b7]
00000734　EB08　　　　　　　jmp short 0x73e
00000736　A0B607　　　　　　mov al,[0x7b6]
00000739　EB03　　　　　　　jmp short 0x73e
0000073B　A0B507　　　　　　mov al,[0x7b5]
0000073E　32E4　　　　　　　xor ah,ah
00000740　050007　　　　　　add ax,0x700
00000743　8BF0　　　　　　　mov si,ax
00000745　AC　　　　　　　　lodsb
00000746　3C00　　　　　　　cmp al,0x0
00000748　7409　　　　　　　jz 0x753
0000074A　BB0700　　　　　　mov bx,0x7
0000074D　B40E　　　　　　　mov ah,0xe
0000074F　CD10　　　　　　　int 0x10
00000751　EBF2　　　　　　　jmp short 0x745
00000753　F4　　　　　　　　hlt
00000754　EBFD　　　　　　　jmp short 0x753
00000756　2BC9　　　　　　　sub cx,cx
00000758　E464　　　　　　　in al,0x64
0000075A　EB00　　　　　　　jmp short 0x75c
0000075C　2402　　　　　　　and al,0x2
0000075E　E0F8　　　　　　　loopne 0x758
00000760　2402　　　　　　　and al,0x2
00000762　C3　　　　　　　　ret
00000763　49　　　　　　　　dec cx
00000764　6E　　　　　　　　outsb
00000765　7661　　　　　　　jna 0x7c8
00000767　6C　　　　　　　　insb
00000768　6964207061　　　　imul sp,[si+0x20],word 0x6170
0000076D　7274　　　　　　　jc 0x7e3
0000076F　6974696F6E　　　　imul si,[si+0x69],word 0x6e6f
00000774　207461　　　　　　and [si+0x61],dh
00000777　626C65　　　　　　bound bp,[si+0x65]
0000077A　004572　　　　　　add [di+0x72],al
0000077D　726F　　　　　　　jc 0x7ee
0000077F　7220　　　　　　　jc 0x7a1
00000781　6C　　　　　　　　insb
00000782　6F　　　　　　　　outsw
00000783　61　　　　　　　　popaw
00000784　64696E67206F　　　imul bp,[fs:bp+0x67],word 0x6f20
0000078A　7065　　　　　　　jo 0x7f1
0000078C　7261　　　　　　　jc 0x7ef
0000078E　7469　　　　　　　jz 0x7f9
00000790　6E　　　　　　　　outsb
00000791　67207379　　　　　and [ebx+0x79],dh
00000795　7374　　　　　　　jnc 0x80b
00000797　656D　　　　　　　gs insw
00000799　004D69　　　　　　add [di+0x69],cl
0000079C　7373　　　　　　　jnc 0x811
0000079E　696E67206F　　　　imul bp,[bp+0x67],word 0x6f20
000007A3　7065　　　　　　　jo 0x80a
000007A5　7261　　　　　　　jc 0x808
000007A7　7469　　　　　　　jz 0x812
000007A9　6E　　　　　　　　outsb
000007AA　67207379　　　　　and [ebx+0x79],dh
000007AE　7374　　　　　　　jnc 0x824
000007B0　656D　　　　　　　gs insw
000007B2　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007B4　00637B　　　　　　add [bp+di+0x7b],ah
000007B7　9A1F45E0A7　　　　call word 0xa7e0:0x451f
000007BC　670000　　　　　　add [eax],al
000007BF　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007C1　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007C3　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007C5　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007C7　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007C9　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007CB　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007CD　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007CF　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007D1　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007D3　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007D5　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007D7　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007D9　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007DB　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007DD　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007DF　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007E1　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007E3　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007E5　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007E7　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007E9　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007EB　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007ED　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007EF　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007F1　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007F3　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007F5　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007F7　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007F9　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007FB　0000　　　　　　　add [bx+si],al
000007FD　0055AA　　　　　　add [di-0x56],dl

0xAA55

可以看到这个MBR先把自己移动到0x600处，用BP指向当前DPT，循环查找活动分区，没找到活动分区则INT 0x18，否则继续，检测INT 0x13扩展磁盘功能是否可用，如果可用就用LBA寻址读取分区DBR，否则用CHS寻址读取DBR。读取DBR到0x7C00，判断签名是否为0xAA55，如果不是继续读取，如果是，转入运行。如果都不能运行，打印文本“分区表无效”、“没有操作系统”、“引导出错”，最后当机。
循环节用得不像一个汇编玩得好的人写的，难道是用TC写的？


这个MBR用BIOS中断0x10功能0xE输出字符到屏幕，详见：
http://www.ctyme.com/intr/rb-0106.htm
检查过BIOS的扩展读取功能，使用了BIOS中断0x13功能0x41（BX=0x55AA，注意不是0xAA55），详见：
http://www.ctyme.com/intr/rb-0706.htm
用过BIOS扩展LBA寻址读取功能INT 0x13功能0x42，详见：
http://www.ctyme.com/intr/rb-0708.htm
也用过BIOS普通CHS寻址读取功能INT 0x13功能0x2，详见：
http://www.ctyme.com/intr/rb-0607.htm

0xAA55

附上一份自己写的MBR引导代码。

1. org 0x600
   
2. bits 16
   
3. 
   
4. Start:
   
5. ;定位段
   
6. xor ax,ax
   
7. mov ds,ax
   
8. mov es,ax
   
9. mov ss,ax;建立栈
   
10. mov sp,0x7c00
    
11. 
    
12. ;移动自身到0x600
    
13. cld
    
14. mov si,0x7c00
    
15. mov di,0x600
    
16. mov cx,256
    
17. rep movsw;按字拷贝，256个字
    
18. jmp 0x600+(NewStart-Start);绝对
    
19. 
    
20. ;低位内存的指令开始的位置
    
21. NewStart:
    
22. 
    
23. ;寻找可引导分区
    
24. FindPart:
    
25. mov cx,4;4个分区表项
    
26. mov bx,DPT1
    
27. test byte[bx],0x80
    
28. jnz GetPart
    
29. .BadPart:
    
30. add bx,16;每分区表项16字节
    
31. loop FindPart
    
32. 
    
33. NoBootPart:
    
34. ;没找到可引导分区
    
35. mov si,NoPartMsg
    
36. mov cx,NoPartMsgLen
    
37. call ShowStr
    
38. xor ax,ax
    
39. int 0x16
    
40. int 0x18
    
41. 
    
42. GetPart:
    
43. ;已找到可引导分区，bx指向分区表头
    
44. mov ax,[bx+8]
    
45. mov [DAP.LBA],ax
    
46. mov ax,[bx+10]
    
47. mov [DAP.LBA+2],ax
    
48. mov ah,0x42
    
49. mov si,DAP
    
50. ;dl的值本来就是这个磁盘的序号。一开始就没改变过它。
    
51. int 0x42
    
52. cmp word[0x7dfe],0xAA55
    
53. jnz FindPart.BadPart
    
54. jmp 0x7c00
    
55. 
    
56. ;过程：显示字符串
    
57. ;参数：
    
58. ;si 字符串指针
    
59. ;cx 字符串长度
    
60. ShowStr:
    
61. mov ah,0xe
    
62. mov bx,0x0007
    
63. .CharOut:
    
64. lodsb
    
65. or al,al
    
66. jz .NoMoreChar
    
67. int 0x10
    
68. loop .CharOut
    
69. .NoMoreChar:
    
70. ret
    
71. 
    
72. DAP:                ;磁盘地址包，用于读取硬盘
    
73. .SizeOf:
    
74. dw .End-DAP        ;包大小
    
75. .NbPacket:
    
76. dw 1                ;要传输的块数量
    
77. .Buf:                ;缓冲区
    
78. dw 0x7c00        ;偏移
    
79. dw 0                ;段
    
80. .LBA:
    
81. dq 0
    
82. .End:
    
83. 
    
84. NoPartMsg db "Invalid system disk."
    
85. NoPartMsgLen equ $-NoPartMsg
    
86. 
    
87. ;到分区表前的部分填充0
    
88. times (510-64)-($-$$) db 0
    
89. 
    
90. ;分区表，共64个字节
    
91. DPT1: times 16 db 0
    
92. DPT2: times 16 db 0
    
93. DPT3: times 16 db 0
    
94. DPT4: times 16 db 0
    
95. 
    
96. Sign dw 0xAA55;签名

复制代码

55AA

这个要Mark

BUG菌

计算机相关的计数原理还是要学习一个的。Mark了