MBR参考资料：从INT 19H开始（转）

2019-04-14 22:07发布

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系统BIOS是机器被加电之后首先被运行的程序。我们下面看一看一个典型的Boot Sequence所包含的步骤，当然，由于硬件BIOS厂商的不同，这些序列会有一些不同，但下面所列的，是你的主机被加电之后，通常都会发生的序列。

当机器被打开时，等电源稳定之后，电源会发送一个“加电成功信号”给芯片，以启动时钟生成器(8284)；

然后，CPU重新自设定为初试状态，开始准备运行。

当 CPU最初被启动的时候，系统RAM中是空的，没有任何内容可供执行。当然CPU设计者也知道这一点，所以他们对CPU进行了预先编程，以让CPU在这个 阶段总是去查找系统BIOS ROM中的一个固定的位置，以启动BIOS Boot Program，这个位置为FFFF0h，这个位置是UMA临近结尾的位置。

之所以选择这个位置是因为，这样就不会引起由于ROM的大 小改变而造成的兼容性问题。既然FFFF0h到UMA结束的位置之后16个字节，所以这里只放置着一个Jump指令，以进一步跳转到真正的BIOS startup program的位置。（不同的BIOS厂商可以将其放在不同的位置，只需要通过Jump指定就可以了）。

然后BIOS开始实施Power-On Self Test(POST)，在这个过程中，如果遇到任何错误，Booting处理就会结束，机器会被挂起。

然 后BIOS开始查找显示卡。精确的说，是查找被内建在BIOS内部的显示卡程序，并执行它，它通常被放在C0000h的内存位置，它的作用是初始化显示 卡。绝大多数的现代显示卡都能够在显示器上显示它的相关信息。这就是为什么当我们开机的时候，首先会在显示器的顶端会出现关于显示卡的信息。

然后BIOS会查看其它设备的ROM，看一看这些设备之中哪些存在着BIOS，通常能够在C8000h的位置找到IDE/ATA硬盘的BIOS，并执行它们。如果找到任何其它设备的BIOSes，它们也会被执行。

然后BIOS显示它的启动屏幕。

然后BIOS开始做进一步的检测，包括我们可以看到的内存容量检测。在这个阶段，如果BIOS遇到任何错误，BIOS将会在屏幕上显示它的错误信息。

然后BIOS会根据自己的"系统资源列表“，来对系统资源进行进一步的检测以确定究竟那些系统资源（设备）被安装在机器上。有些计算机会逐步显示这些被检测到的设备。

如果BIOS支持Plug&Play标准，它将会检测和配置Plug&Play设备，并显示这些它找到的设备。

等着一些检测结束之后，BIOS会在系统屏幕上列出一个检测总结。

然后BIOS开始寻找一个启动设备，你可以通过配置BIOS来决定其搜索的顺序，这些设备包括Floppy Disk(A:)，或者Hard Disk(C:)，甚至还可以包括CD-ROM Driver或者其它设备。

当 找到响应的启动设备之后，BIOS将会查找Boot信息以开始OS的启动过程。如果它找到了一个Hard Disk，它将会查找一个位于Cylinder 0, Head 0, Sector 1的Master Boot Record（硬盘的第一个扇区）,如果它找到的是Floppy Disk，它也会读区软盘的第一个扇区。

如果找不到任何启动设备，系统将会显示一条错误信息，然后冻结系统。如果找到了响应的启动设备，BIOS会将读到的扇区放在内存7C00h的位置，并跳转到那里执行它。从此以后，就有硬件启动阶段进入了OS启动阶段。

总 之，这个阶段有大量的事情要做，比如自检，初始化各种芯片，控制器，与端口；包括显示器，内存，键盘，软驱，串口等等；在这个过程中BIOS将检测到的数 据放置于1K到2K的RAM，这个区域因此也被称为BIOS Data Area；同时还将中断向量以及BIOS程序运行所需要的Stack设置置于0到1K的RAM。

最终，POST执行INT 19h中断，找到可以启动的磁盘，并将boot程序装入内存7C00h，并将控制权交给OS的boot程序。

当BIOS INT 19h被执行以后，系统进入OS Booting阶段。



几个术语：

Master Booter： 放置于Hard disk的第一个扇区（即MBR），用于装载boot block的程序，466字节。

Boot Sector：放置与Floppy的第一个扇区，或者Hard disk的某一分区的第一个扇区的用于装载Secondary boot，或其它程序的可运行程序，512字节。

Secondary Boot：放置于非Floppy/Hard disk的第一个扇区，以及Hard disk的任意分区的第一个扇区之外的任意其它位置，用于装载OS，或其它程序的可运行程序。 无大小**。

boot顺序：
当用硬盘启动OS的时候，以上调用顺序为 MB -> BS -> SB -> OS；
当用软盘启动OS的时候，以上调用顺序为 BS -> SB -> OS。



硬盘启动

硬 盘的第一个扇区（sector）被称作MBR（Master Boot Record）。由于硬盘可以有多个分区，所以在MBR上，不仅放置着用于启动的可执行代码master boot，还放着磁盘分区表（DPT），占用66个字节，所以MBR中的可执行代码必须在512 - 66 = 446个字节以内。

MBR结构：
偏移     内容                          大小（字节）
0h       主引导程序                    最大466
01BEh    硬盘分区表(DPT)               64
01FEh    启动标志(0x55 0xAA)           2


硬盘分区表(DPT)结构：
偏移     内容                          大小（字节）
01BEh    分区1的分区数据表             16
01CEh    分区2的分区数据表             16
01DEh    分区3的分区数据表             16
01FEh    分区4的分区数据表             16


分区数据表（Partition Data Table）结构：
偏移     内容                          大小（字节）
00h      引导ID标记(Boot indicator)    1
01h      起始扇区头号                  1
02h      起始扇区 (柱面号的最高2位)    1
03h      起始柱面号# (柱面号的低位)    1
04h      系统属性ID 标记               1
05h      结束扇区头号                  1
06h      结束扇区(柱面号的最高2位)     1
07h      结束柱面号# (柱面号的低位)    1
08h      此分区前的扇区总数目          4
0Bh      此分区的扇区总数目            4


引导ID标记(Boot indicator)：
00h：不可启动分区
80h：可启动分区（只能有一个分区为此ID）

系统属性ID 标记(System Indicator )：
00h：未知操作系统
01h：DOS FAT12（16位扇区数）
02h：XENIX
04h：DOS FAT16（16位扇区数）
05h：DOS 扩展分区(DOS 3.3+)
06h：DOS 4.0 (Compaq 3.31), 32位扇区数
51h：Ontrack扩展分区
64h：Novell
75h：PCIX
DBh：CP/M
FFh：BBT


注意：
十六进制标记55 AA，标志着一个有效的引导记录（boot sector）的结尾。每一个分区的引导记录中都必须有这个标记。

INT 19H是怎么处理启动的？
INT 19会将MBR的512字节装载到内存0x7c00中，然后JUMP到0x7c00处，开始执行MBR的可执行程序（master booter），Master booter最起码需要做这些事情：

检测MAGIC（Signature）是否为合法值（十六进制55 AA）；
将 自己移动到其它位置（一般是0x0600），将0x7C00到0x7c00+512K的空间让出来，以备其后将boot sector程序装入这个位置，这样才能和直接从软盘直接装入boot sector程序相一致；具体移动到什么位置，则根据设计而定，理论上，可以移动到任何非冲突位置（即没有被预留为其它程序所用的位置）；但一般情况下， 都是在0X000800至0X0A0000之间寻找一端空间存放。

查看分区表，将被设为活动的分区的第一个Sector装入0X7C00的位置，正常的情况下，此Sector放置的就是boot sector程序；

最终，master booter跳转到0X7C00的位置，开始执行boot sector。

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