参考
https://www.cnblogs.com/wanmeishenghuo/tag/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/
https://blog.51cto.com/13475106/category6.html
及狄泰软件相关课程
我们知道主引导程序只能存在第一扇区中，而BIOS只会将第一扇区拷贝到内存执行，第一扇区之后的程序是不会被BIOS加载到内存中的，而这512字节的程序不可能完成整个操作系统的功能，因此，我们要突破这种限制。
这512字节只能完成最基本的功能，我们这样来规划它的功能：
1、首先完成最基本的初始化；
2、从存储介质中加载程序到内存中；
3、将控制权交给新加载的程序。
以上三步如下图所示：
那么怎么加载存储介质中的程序呢？我们平时写应用程序时，可以使用read这种系统调用来读取文件，而这种方法是建立在操作系统之上的，此时，我们没有现成的操作系统，我们写的程序是直接运行在硬件之上的，那么我们还有办法读取存储介质中的程序吗？答案是肯定的，我们可以将存储介质格式化成一种文件系统，然后用汇编程序去查找文件并将其加载到内存中，这个文件可以认为就是操作系统的内核，只不过它现在是以一个文件的形式存储在存储介质中的（和一些ARM开发可能不同，ARM嵌入式开发中，可能是去指定的地址读取内核，并没有文件的概念），我们将它读取到内存中后，然后就可以将控制权交给它了，是不是很简单呢？
接下来我们就先介绍要用到的文件系统和相应的工具，FAT12文件系统是软盘的专用文件系统，在DOS时代非常流行，我们就选用FAT12文件系统做实验，下面先给出FAT12文件系统的大致格式：
将一张软盘格式化成FAT12文件系统需要用到FreeDos操作系统，现在我们已经将这个操作系统做到了虚拟软盘中，名字为freedos.img，可以将它认为是一张现成的系统盘，插到光驱中就可以用了，而我们自己的虚拟软盘文件名为a.img现在还是一张没有格式的空盘。因此，我们需要将a.img插入到运行FreeDos操作系统的机器中，然后借用FreeDos中的工具对a.img进行格式化。
x86模拟器依然使用bochs，现在只需改一下启动文件，如下所示：
我们修改了启动文件的第13、14、16行，第13行表示将带有FreeDos操作系统的虚拟软盘插入光驱中，第14行表示在另一个光驱中插入另一张空盘a.img，第16行表示将软盘a作为启动盘。
修改了启动文件后，我们启动bochs，开始仿真，如下所示，可以看到FreeDos运行起来了。
FreeDos的盘符是A盘，而我们的插入的空盘盘符是B，下一步，首先对B盘进行格式化，然后，切换到B盘，查看B盘下面的文件，如下所示：
可以看到格式化成功了，格式化后的软盘中没有任何文件，是空的。
下面我们将a.img挂载到linux下的目录下，并写入几个文件，然后卸载a.img，如下所示：
其中，mount的-o loop选项表示将一个文件当做硬盘分区挂接到系统上。文件复制成功了，然后我们再去bochs虚拟机中查看B盘中的文件，如下所示：
文件成功写入到了虚拟软盘a.img中。
下面我们来具体分析一下FAT12文件系统的格式，FAT12文件系统由引导区、FAT表、根目录项表和文件数据区组成，每个区域的大小如下图所示：
主引导区存储的比较重要的信息是文件系统的类型，文件系统逻辑扇区总数、每簇包含的扇区数等，主引导扇区最后以0x55AA两个字节作为结束，主引导区共占用一个扇区。下面给出主引导扇区的详细信息，如下所示：
怎么来验证一下我们格式化后的a.img虚拟软盘中就是这些信息呢？我们可以将a.img当成一个普通的文件，然后写一个程序进行读取，读取程序使用Qt creater来写，因为Qt中提供了很多好用的工具类，方便我们来验证程序如下：
#include <QtCore/QCoreApplication>
#include <QFile>
#include <QDataStream>
#include <QDebug>
#pragma pack(push)
#pragma pack(1)
struct Fat12Header
{
char BS_OEMName[8];
ushort BPB_BytsPerSec;
uchar BPB_SecPerClus;
ushort BPB_RsvdSecCnt;
uchar BPB_NumFATs;
ushort BPB_RootEntCnt;
ushort BPB_TotSec16;
uchar BPB_Media;
ushort BPB_FATSz16;
ushort BPB_SecPerTrk;
ushort BPB_NumHeads;
uint BPB_HiddSec;
uint BPB_TotSec32;
uchar BS_DrvNum;
uchar BS_Reserved1;
uchar BS_BootSig;
uint BS_VolID;
char BS_VolLab[11];
char BS_FileSysType[8];
};
#pragma pack(pop)
void PrintHeader(Fat12Header& rf, QString p)
{
QFile file(p);
if( file.open(QIODevice::ReadOnly) )
{
QDataStream in(&file);
file.seek(3);
in.readRawData(reinterpret_cast<char*>(&rf), sizeof(rf));
rf.BS_OEMName[7] = 0;
rf.BS_VolLab[10] = 0;
rf.BS_FileSysType[7] = 0;
qDebug() << "BS_OEMName: " << rf.BS_OEMName;
qDebug() << "BPB_BytsPerSec: " << hex << rf.BPB_BytsPerSec;
qDebug() << "BPB_SecPerClus: " << hex << rf.BPB_SecPerClus;
qDebug() << "BPB_RsvdSecCnt: " << hex << rf.BPB_RsvdSecCnt;
qDebug() << "BPB_NumFATs: " << hex << rf.BPB_NumFATs;
qDebug() << "BPB_RootEntCnt: " << hex << rf.BPB_RootEntCnt;
qDebug() << "BPB_TotSec16: " << hex << rf.BPB_TotSec16;
qDebug() << "BPB_Media: " << hex << rf.BPB_Media;
qDebug() << "BPB_FATSz16: " << hex << rf.BPB_FATSz16;
qDebug() << "BPB_SecPerTrk: " << hex << rf.BPB_SecPerTrk;
qDebug() << "BPB_NumHeads: " << hex << rf.BPB_NumHeads;
qDebug() << "BPB_HiddSec: " << hex << rf.BPB_HiddSec;
qDebug() << "BPB_TotSec32: " << hex << rf.BPB_TotSec32;
qDebug() << "BS_DrvNum: " << hex << rf.BS_DrvNum;
qDebug() << "BS_Reserved1: " << hex << rf.BS_Reserved1;
qDebug() << "BS_BootSig: " << hex << rf.BS_BootSig;
qDebug() << "BS_VolID: " << hex << rf.BS_VolID;
qDebug() << "BS_VolLab: " << rf.BS_VolLab;
qDebug() << "BS_FileSysType: " << rf.BS_FileSysType;
file.seek(510);
uchar b510 = 0;
uchar b511 = 0;
in.readRawData(reinterpret_cast<char*>(&b510), sizeof(b510));
in.readRawData(reinterpret_cast<char*>(&b511), sizeof(b511));
qDebug() << "Byte 510: " << hex << b510;
qDebug() << "Byte 511: " << hex << b511;
}
else
{
qDebug() << "file not found";
}
file.close();
}
int main(int argc, char *argv[])
{
QCoreApplication a(argc, argv);
Fat12Header f12;
PrintHeader(f12, "data.img");
return a.exec();
}
我们定义的Fat12Header结构体是和主引导程序一一对应的，执行以上代码，输出如下所示：
可以看到，我们读出的信息和FAT文件系统引导区的详细信息完全对应了。
修改bochrc文件，从data.img启动
############################################################### # Configuration file for Bochs ############################################################### # how much memory the emulated machine will have megs: 32 # filename of ROM images romimage: file=/usr/local/share/bochs/BIOS-bochs-latest vgaromimage: file=/usr/share/vgabios/vgabios.bin # what disk images will be used #floppya: 1_44=freedos.img, status=inserted floppya: 1_44=data.img, status=inserted # choose the boot disk. boot: a # where do we send log messages? # log: bochsout.txt # disable the mouse mouse: enabled=0 # enable key mapping, using US layout as default. keyboard_mapping: enabled=1, map=/usr/local/share/bochs/keymaps/x11-pc-us.map
结果如下：
总结：
