Пишем свой загрузочный сектор

Наш загрузочный сектор будет искать в корневом каталоге некоторый файл - загрузчик, загрузит его в память и передаст ему управление на его начало. А загрузчик уже сам разберется, что ему делать дальше. Я использую NASM, т.к. считаю, что он больше подходит для наших целей.

И так, приступим. Как я уже говорил, в начале нашего загрузочного сектора располагается заголовок FAT, опишем его:

; Общая часть для всех типов FAT
 BS_jmpBoot:
 jmp	short BootStart	; Переходим на код загрузчика
 nop
 BS_OEMName	db '*-v4VIHC'	; 8 байт, что было на моей дискете, то и написал
 BPB_BytsPerSec	dw 0x200	; Байт на сектор
 BPB_SecPerClus	db 1	; Секторов на кластер
 BPB_RsvdSecCnt	dw 1	; Число резервных секторов
 BPB_NumFATs	db 2	; Количектво копий FAT
 BPB_RootEntCnt	dw 224	; Элементов в корневом катологе (max)
 BPB_TotSec16	dw 2880	; Всего секторов или 0
 BPB_Media	db 0xF0	; код типа устройства
 BPB_FATsz16	dw 9	; Секторов на элемент таблицы FAT
 BPB_SecPerTrk	dw 18	; Секторов на дорожку
 BPB_NumHeads	dw 2	; Число головок
 BPB_HiddSec	dd 0	; Скрытых секторов
 BPB_TotSec32	dd 0	; Всего секторов или 0
 ; Заголовок для FAT12 и FAT16
 BS_DrvNum	db 0	; Номер дика для прерывания int 0x13
 BS_ResNT	db 0	; Зарезервировано для Windows NT
 BS_BootSig	db 29h	; Сигнатура расширения
 BS_VolID	dd 2a876CE1h	; Серийный номер тома
 BS_VolLab	db 'X boot disk'	; 11 байт, метка тома
 BS_FilSysType	db 'FAT12   '	; 8 байт, тип ФС
 ; Структура элемента каталога
 struc	DirItem
 	DIR_Name:	resb 11
 	DIR_Attr:	resb 1
 	DIR_ResNT:	resb 1
 	DIR_CrtTimeTenth	resb 1
 	DIR_CrtTime:	resw 1
 	DIR_CrtDate:	resw 1
 	DIR_LstAccDate:	resw 1
 	DIR_FstClusHi:	resw 1
 	DIR_WrtTime:	resw 1
 	DIR_WrtDate:	resw 1
 	DIR_FstClusLow:	resw 1
 	DIR_FileSize:	resd 1
 endstruc ;DirItem
 

Большинство полей мы использовать не будем, и так мало места для полета. Загрузчик BIOS передает нам управление на начало загрузочного сектора, т.е. на BS_jmpBoot, поэтому в начале заголовка FAT на отводится 3 байта для короткой или длинной инструкции jmp. Мы в данном случае использовали короткую, указав модификатор short, и в третьем байте просто разместили однобайтовую инструкцию nop.

По инструкции jmp short BootStart мы переходим на наш код. Проведем небольшую инициализацию:

; Наши не инициализированные переменные
 ; При инициализации они затрут не нужные нам
 ; поля заголовка FAT: BS_jmpBoot и BS_OEMName
 struc	NotInitData
 	SysSize:	resd 1	; Размер системной области FAT
 	fails:	resd 1	; Число неудачных попыток при чтении
 	fat:	resd 1	; Номер загруженного сектора с элементами FAT
 endstruc ;NotInitData
 ; По этому адресу мы будем загружать загрузчик
 %define SETUP_ADDR	0x1000
 ; А по этому адресу нас должны были загрузить
 %define BOOT_ADDR	0x7C00
 %define BUF	0x500
 BootStart:
 	cld
 	xor	cx, cx
 	mov	ss, cx
 	mov	es, cx
 	mov	ds, cx
 	mov	sp, BOOT_ADDR
 	mov	bp, sp
 	; Сообщим о том что мы загружаемся
 	mov	si, BOOT_ADDR + mLoading
 	call	print
 

Все сегментные регистры настраиваем на начало физической памяти. Вершину стека настраиваем на начало нашего сектора, стек растет вниз (т.е. в сторону младших адресов), так что проблем быть не должно. Туда же указывает регистр bp - нам нужно обращаться к полям заголовка FAT и паре наших переменных. Мы используем базовую адресацию со смещением, для чего используем регистр bp т.к. в этом случае можно использовать однобайтовые смещения, вместо двухбайтовых адресов, что позволяет сократить код. Процедуру print, выводящую сообщение на экран, рассмотрим позже.

Теперь нам нужно вычислить номера первых секторов корневого каталога и данных файлов.

	mov	al, [byte bp+BPB_NumFATs]
 	cbw
 	mul	word [byte bp+BPB_FATsz16]
 	add	ax, [byte bp+BPB_HiddSec]
 	adc	dx, [byte bp+BPB_HiddSec+2]
 	add	ax, [byte bp+BPB_RsvdSecCnt]
 	adc	dx, cx
 	mov	si, [byte bp+BPB_RootEntCnt]
 	; dx:ax - Номер первого сектора корневого каталога
 	; si - Количество элементов в корневом каталоге
 	pusha
 	; Вычислим размер системной области FAT = резервные сектора +
 	; все копии FAT + корневой каталог
 	mov	[bp+SysSize], ax	; осталось добавить размер каталога
 	mov	[bp+SysSize+2], dx
 	; Вычислим размер корневого каталога
 	mov	ax, 32
 	mul	si
 	; dx:ax - размер корневого каталога в байтах, а надо в секторах
 	mov	bx, [byte bp+BPB_BytsPerSec]
 	add	ax, bx
 	dec	ax
 	div	bx
 	; ax - размер корневого каталога в секторах
 	add	[bp+SysSize], ax	; Теперь мы знаем размер системной
 	adc	[bp+SysSize+2], cx	; области FAT, и начало области данных
 	popa
 	; В dx:ax - снова номер первого сектора корневого каталога
 	; si - количество элементов в корневом каталоге

Теперь мы будем просматривать корневой каталог в поисках нужного нам файла

NextDirSector:
 	; Загрузим очередной сектор каталога во временный буфер
 	mov	bx, 700h	; es:bx - буфер для считываемого сектора
 	mov	di, bx	; указатель текущего элемента каталога
 	mov	cx, 1	; количество секторов для чтения
 	call	ReadSectors
 	jc	near DiskError	; ошибка при чтении
 RootDirLoop:
 	; Ищем наш файл
 	; cx = 0 после функции ReadSectors
 	cmp	[di], ch	; byte ptr [di] = 0?
 	jz	near NotFound	; Да, это последний элемент в каталоге
 	; Нет, не последний, сравним имя файла
 	pusha
 	mov	cl, 11	; длина имени файла с расширением
 	mov	si, BOOT_ADDR + LoaderName	; указатель на имя искомого файла
 	rep	cmpsb	; сравниваем
 	popa
 	jz	short Found	; Нашли, выходим из цикла
 	; Нет, ищем дальше
 	dec	si	; RootEntCnt
 	jz	near NotFound	; Это был последний элемент каталога
 	add	di, 32	; Переходим к следующему элементу каталога
 	; bx указывает на конец прочтенного сектора после call ReadSectors
 	cmp	di, bx	; Последний элемент в буфере?
 	jb	short RootDirLoop	; Нет, проверим следующий элемент
 	jmp	short NextDirSector	; Да последний, загрузим следующий сектор

Из этого кода мы можем выйти одну из трех точек: ошибка при чтении DiskError, файл наден Found или файл не найден NotFound.