《ORANGE’S：一个操作系统的实现》读书笔记（三十八）尾声（二）

这篇文章是尾声的第二部分，记录如何将Orange’S安装到硬盘上，并实现从硬盘启动。

目录

从硬盘引导

编写硬盘引导扇区和硬盘版loader

“安装”hdboot.bin和hdldr.bin

grub

小结

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从硬盘引导

虽然我们的硬盘上已经有不少内容了，但到目前为止，我们的系统始终是从软盘启动的。下面我们要做的事情就是将Orange’S安装到硬盘上，并实现硬盘启动。

我们先回忆一下从软盘启动的过程：

1. BIOS将引导扇区读入内存0000:7c00处；
2. 跳转到0000:7c00处开始执行引导代码；
3. 引导代码从软盘中找到loader.bin，并将其读入内存；
4. 跳转到loader.bin开始执行；
5. loader.bin从软盘中找到kernel.bin，并将其读入内存；
6. 跳转到kernel.bin开始执行，到此可认为启动过程结束；
7. 系统运行中。

在第1步中，BIOS到底读软盘还是硬盘是由CMOS设置决定的，通常你可以找到一个叫做“Boot Sequence”的选项，从中选择首选启动设备。在第3步和第5步中，对于软盘启动，代码将在软盘中寻找loader.bin和kernel.bin，对于硬盘启动，我们需要让引导扇区代码从硬盘中寻找loader.bin并让loader从硬盘中寻找kernel.bin。这便是软盘和硬盘启动的区别了。剩下的几步中，软盘和硬盘启动没有分别。

因此我们需要重写boot.asm和loader.asm，让它们读取硬盘而不是软盘。新的文件我们起名为hdboot.asm和hdldr.asm。

编写硬盘引导扇区和硬盘版loader

我们先来完成hdboot.asm。它跟boot.asm的区别主要在两方面，一是读取软盘和硬盘扇区的方法有所不同；二是软盘的文件系统（FAT12）跟硬盘的文件系统（Orange’S FS）不同，所以寻找loader的方式肯定也不一样。

我们在之前的记录中讲到如何用int 13h读取软盘扇区，实际上这个中断也可用来读取硬盘，见下表。

中断号	寄存器		作用
13h	ah: 02h	al: 要读扇区数	从磁盘读数据入es:bx指向的缓冲区中
	ch: 柱面号低八位	cl:            第0~5位：起始扇区号                第6~7为：柱面号高二位
	dh: 磁头号	dl: 驱动器号（置第7位 表示硬盘操作）

根据这个表我们知道，以这种方式读取磁盘，允许的磁头数最大为256，柱面数最大为1024，扇区数最大为64，所以容易算出所支持的硬盘最多有16777216（256*1024*64）个扇区，合8GB。这实在是个太严重的限制了，因为目前的硬盘很少小于8GB，显然这个方法读取硬盘不太好。

好在我们并不是最先不满于这个限制的第一批人，West Digital和Phoenix Technologies联合推出了EDD标准（BIOS Enhanced Disk Drive Services），它支持64位LBA。它的具体做法是将原来放进寄存器的参数放进内存中的数据结构，这个数据结构叫做Disk Address Packed，见下表。

偏移	位数	描述
0	8	Packet有多少字节
1	8	保留
2	8	要传输的块数（最大值为127；0表示不传输数据）
3	8	保留
4	32	读操作的目的地址（段:偏移）
8	64	LBA地址

当读磁盘扇区时，只需要将AH设为42h，DL设为驱动器号，DS:SI设为Disk Address Packet的地址，然后调用int 13h就可以了。

了解了读取硬盘的方法，我们就可以开始写hdboot.asm了，代码如下所示。

代码 boot/hdboot.asm。

org 0x7c00      ; bios always loads boot sector to 0000:7C00

    jmp boot_start

%include "load.inc"

STACK_BASE      equ 0x7C00      ; base address of stack when booting
TRANS_SECT_NR   equ 2
SECT_BUF_SIZE   equ TRANS_SECT_NR * 512

disk_address_packet:    db 0x10             ; [ 0] Packet size in bytes.
                        db 0                ; [ 1] Reserved, must be 0.
                        db TRANS_SECT_NR    ; [ 2] Nr of blocks to transfer.
                        db 0