Уроки ОСдева №3: блок параметров BIOS
В прошлый раз мы разобрались с физической геометрией дискеты и расположением данных. Кроме того, мы узнали, как записать программу-загрузчик в нулевой сектор носителя. Если кто-то из вас действительно пытался повторить мои действия и потом использовать дискету как загрузочную, то наверняка обнаружил два неприятных момента:
Давайте разбираться. Если помните, в конце прошлого поста наша будущая программа-загрузчик выглядела так:
.386p
CSEG segment use16
ASSUME cs:CSEG, ds:CSEG, es:CSEG, fs:CSEG, gs:CSEG, ss:CSEG
begin: cli
hlt
CSEG ends
end begin
По сути это просто заглушка, которая при запуске должна останавливать процессор. Причина ругани Виндоус в том, что в нулевом секторе на отформатированном носителе хранится важная структура данных - блок параметров BIOS (BPB). Записав туда же нашу программу, мы его пот+ёрли. Для того, чтобы этого избежать, нам придётся воссоздать BPB в тексте программы. Для этого нужно знать геометрию носителя. К счастью, в наше время сохранился только один тип дискет.
Непроверенный метод: возможно, если с помощью утилиты debug записать программу не в начало сектора, а со смещением, достаточным, чтобы пропустить оригинальный BPB, то он не пострадает, но я не проверял. По-моему, debug всё равно забьёт остатки сектора каким-то мусором.
Во-первых, измените программу вот так:
.386p
CSEG segment use16
ASSUME cs:CSEG, ds:CSEG, es:CSEG, fs:CSEG, gs:CSEG, ss:CSEG
begin: jmp short execute
nop
execute: cli
hlt
CSEG ends
end begin
У нас появились две новые инструкции: jmp short и nop. Последняя - просто пустой оператор. Процессор пропускает его, не выполняя никаких действий. Занимает 1 байт. jmp - инструкция перехода. jmp short - переход в пределах 127 байт от текущего положения. Исполняется гораздо быстрее jmp, так что везде где возможно - используйте его. Занимает 2 байта. execute - название метки, на которую указывает инструкция jmp short.
Зачем всё это и зачем nop? BPB должен располагаться строго в трёх байтах от начала нулевого сектора. Эти три байта и занимают инструкции jmp short execute и nop. Таким образом, когда программа начнёт исполняться, первой инструкцией, которую выполнит процессор, будет пропустить BPB. В противном случае он бы попытался исполнить его как код, что привело бы к катастрофе.
Теперь давайте вставим сам блок параметров BIOS между nop и меткой execute.
.386p
CSEG segment use16
ASSUME cs:CSEG, ds:CSEG, es:CSEG, fs:CSEG, gs:CSEG, ss:CSEG
begin: jmp short execute
nop
BPB_OEMname db 'BOOTDISK'
BPB_bytespersec dw 512
BPB_secperclust db 1
BPB_reserved dw 1
BPB_numFATs db 2
BPB_RDentries dw 224
BPB_sectotal dw 2880
BPB_mediatype db 0F0h
BPB_FATsize dw 9
BPB_secpertrack dw 18
BPB_numheads dw 2
BPB_hiddensec dd 0
BPB_sectotal32 dd 0
EBPB_drivenum db 0
EBPB_NTflags db 0
EBPB_extsign db 29h
EBPB_volID dd 0
EBPB_vollabel db 'BOOTLOADER '
EBPB_filesys db 'FAT12 '
execute: cli
hlt
CSEG ends
end begin
BPB - это блок данных, и здесь мы впервые объявляем переменные. В TASM это выглядит так: BPB_OEMname (имя) -пробел- db, dw, dd или dq -пробел- 'BOOTDISK' (значение). Имени может и не быть, но тогда к переменной нужно будет обращаться по смещению, это не очень удобно. DB, DW, DD и DQ - сокращение от define byte (word, double word или quad word) - обозначают размер переменной. Соответственно, 1, 2, 4 или 8 байт. Инстркция этого типа позволяют объявлять целые серии значений через запятую: myvalue dw 2, 5, 165, 776. С помощью инструкции db можно объявлять строки: mytext db 'Allo, Yoba!' Обратите внимание, что в плоском бинарнике переменные при компиляции не выносятся в какую-то специальную область данных. В исполняемом файле они будут именно там, где вы их объявили в тексте программы. Ещё важный момент: имена переменных только для вашего личного пользования, в исполняемый файл они не попадут, так что вы не обязаны копировать названия у меня. Теперь давайте посмотрим, что за информация хранится в BPB.
BPB_OEMname - 8 байт: по идее здесь должно быть название производителя, но по факту вы можете писать что угодно, никто на это значение не смотрит.
BPB_bytespersec - 2 байта: размер сектора в байтах, для дискет как правило 512.
BPB_secperclust - 1 байт: число секторов в кластере. Про кластеры мы поговорим позже, но в случае с дискетами секторы и кластеры соответствуют друг другу.
BPB_reserved - 2 байта: число зарезервированных секторов, недоступных файловой системе. В нашем случае такой один, это наш загрузочный сектор.
BPB_numFATs - 1 байт: количество FAT (file allocation table), таблиц распределения файлов. Так как носители информации (особенно дискеты) подвержены порче, а FAT - очень важная часть файловой системы, для неё часто делается резервная копия.
BPB_RDentries - 2 байта: количество записей в корневой директории (Root Directory). Про корневую директорию тоже будем говорить в другой раз, но пока можете представить её как список файлов с указанием их физического расположения на носителе.
BPB_sectotal - 2 байта: число секторов на диске, если их не больше 65535. Если больше, здесь должен быть 0.
BPB_mediatype - 1 байт: тип носителя. F0 - код для 3,5-дюймовой дискеты с 18 секторами в дорожке.
BPB_FATsize - 2 байта: размер одной FAT в секторах.
BPB_secpertrack - 2 байта: число секторов в дорожке.
BPB_numheads - 2 байта: число головок.
BPB_hiddensec - 4 байта: количество скрытых секторов перед загрузочным, в нашем случае 0.
BPB_sectotal32 - 4 байта: число секторов, если их больше 65535. Если меньше, здесь должен быть 0.
Здесь стандартный BIOS Parameter Block заканчивается и начинается расширенный, который появился в поздних версиях DOS.
EBPB_drivenum - 1 байт: бесполезная переменная, хранящая номер привода, в который был вставлен носитель при форматировании.
EBPB_NTflags - 1 байт: флаги Вин НТ. Если установлен бит 0, необходимо проверить носитель на битые секторы. Значения других флагов не знаю.
EBPB_extsign - 1 байт: признак расширенного BPB. Для нашей версии должно быть 29h.
EBPB_volID - 4 байта: случайный номер, который присваивается при форматировании. В общем бесполезен.
EBPB_vollabel - 11 байт: имя носителя.
EBPB_filesys - 8 байт: имя файловой системы.
Если вы теперь заново скомпилируете программу и запишите на дискету, то она отлично откроется в Windows. Первая проблема решена, но осталась вторая: дискета всё ещё не опознаётся как загрузочная. Вспоминаем: для этого последние 2 байта загрузочного сектора должны иметь значения AAh и 55h. Добавим ещё две строчки в нашу программу:
.386p
CSEG segment use16
ASSUME cs:CSEG, ds:CSEG, es:CSEG, fs:CSEG, gs:CSEG, ss:CSEG
begin: jmp short execute
nop
BPB_OEMname db 'BOOTDISK'
BPB_bytespersec dw 512
BPB_secperclust db 1
BPB_reserved dw 1
BPB_numFATs db 2
BPB_RDentries dw 224
BPB_sectotal dw 2880
BPB_mediatype db 0F0h
BPB_FATsize dw 9
BPB_secpertrack dw 18
BPB_numheads dw 2
BPB_hiddensec dd 0
BPB_sectotal32 dd 0
EBPB_drivenum db 0
EBPB_NTflags db 0
EBPB_extsign db 29h
EBPB_volID dd 0
EBPB_vollabel db 'BOOTLOADER '
EBPB_filesys db 'FAT12 '
execute: cli
hlt
org 510
dw 0AA55h
CSEG ends
end begin
Команда org 510 заполнит нулями место от текущей позиции до 510 байта, а в последние два мы поместили метку загрузочного сектора. Вуаля, проблема 2 решена.
Выражалось мнение, что всё это ебучее легаси и современные пацаны предпочитают UEFI, но UEFI не даст вам того интимного, я бы сказал, понимания железа, на котором работает ваша ось, так что основная серия будет продолжена по старинке.
Подробнее
программирование,geek,Прикольные гаджеты. Научный, инженерный и айтишный юмор,ассемблер,Операционная система,разработка,OSDev,песочница
| Да | |
|
|
88 (69.3%) |
| Нет | |
|
|
8 (6.3%) |
| Я не знаю, заебал свою гиковскую xуйню сюда постить, вали на гитxаб! | |
|
|
31 (24.4%) |
а если серьёзно, зачем здесь перепечатка какого-то учебника?
какие нахер дискеты? треть реактора их в жизни не видело, а остальные не видели лет 15.
хочешь в ассемблер - микроконтроллеры же есть, там это хоть немного актуально.
теме посвящено дохрена толстых книг, есть куча поделок, что должно двигать человеком чтоб он побежал за флопиком?
Было время, когда сам интересовался, но сразу отпустило, когда узнал, что это, по-сути, тупое дёрганье функций BIOS, помноженное на ОГРОМНОЕ количество времени!