x86 汇编语言和引导

Question

此问题与 MIT 课程操作系统工程 (6.828) 有关。
在它的第一个实验室中引入了引导加载程序。它说引导加载程序必须驻留在可引导设备的第一个扇区中，对于硬盘来说是 512 字节。他们拥有的引导加载程序有两个源文件 boot.S 和 main.c，它们被组装成二进制 boot.out。
据我了解，这应该是存储在硬盘第一个扇区（可引导扇区）中的二进制文件。但是当我使用 linux 命令“du -sh boot.out”检查它的大小时，结果是 8kB。不应该是 512 字节吗。
此外，他们还提供了一个 boot.asm，它是 boot.out（ELF 格式）的 .text 部分的反汇编。这个文件有一系列汇编命令，它们旁边有存储它们的地址。文件的一小部分如下所示：

obj/boot/boot.out:     file format elf32-i386


Disassembly of section .text:

00007c00 <start>:
.set CR0_PE_ON,      0x1         # protected mode enable flag

 .globl start
 start:
.code16                     # Assemble for 16-bit mode
 cli                         # Disable interrupts
 7c00:  fa                      cli    
 cld                         # String operations increment
 7c01:  fc                      cld    

 # Set up the important data segment registers (DS, ES, SS).
 xorw    %ax,%ax             # Segment number zero
 7c02:  31 c0                   xor    %eax,%eax

此文件包含 512 字节范围内的地址。为什么二进制 boot.out 占用这么多内存？是不是只有 ELF 的 .text 部分被加载到内存中？

Answer 1

我认为如果您的 boot.out 文件是 elf 格式的，那么它不是 boot-loader 我认为它必须使用 grub boot-loader 引导。 第一个 GRUB：

GRUB 代表 GRand Unified Bootloader，是一个引导加载程序，也是 Multiboot 规范的参考实现。 GRUB 可以引导任何兼容 Multiboot 的操作系统（例如 Hurd 等），但它也可以引导一些不兼容 Multiboot 的操作系统，例如Windows，通过链加载功能，以及其他一些通过特殊支持，例如Linux。 mbchk 可用于确定文件是否符合 Multiboot。

正如以下文档中所说，它可以为你加载你的精灵，..内核：

GRUB 为您完成了尝试启动操作系统的所有复杂性。 GRUB 可以处理各种文件系统：从 Linux ext2fs（第二扩展文件系统）上的 MS-DOS FAT 系统到 BSD FFS，并且可以加载各种二进制格式的内核，包括“通用”ELF、FreeBSD a.out、平面二进制文件、和“通用”可执行文件（任何具有有效 Multiboot 标头的文件）。

和其他选项是： 首先将引导加载程序 512 的字节加载到内存中，然后根据需要加载其他部分。我认为 Linux 0.11 使用此选项进行加载和引导。你可以看到它的来源here

请注意，要使用第二种方式，您的内核必须是平面二进制格式

有关操作系统开发的更多信息和...请参阅OSDev.org。

Answer 2

您的“boot.out”看起来像是在使用 Elf 文件格式。您需要一个平面二进制文件格式。这意味着您要么需要说服链接器使用平面二进制而不是 elf 作为输出，要么需要使用工具（例如“objcopy”）将 Elf 转换为平面二进制。

注意 1：对于硬盘，磁盘的前 512 字节通常保留给 MBR 和分区表，引导加载程序进入分区的第一个扇区，而不是磁盘的第一个扇区。

注意 2：在任何情况下，在引导加载程序的前 512 个字节中切换到保护模式都没有任何意义。