在0x00文章中我们提到了引导扇区的一个重要的细节：主引导签名。
而在这篇文章中，我们先不要急着开始动手写，先了解一下计算机刚刚启动之后，我们能使用的内存空间，以及内存的分布情况。
刚刚启动的时候，计算机会进入实模式，在这个模式下，我们能够访问的内存空间只有1M大小(且只能执行16位程序)，如果我们想实现32位系统，能够访问4GB内存的话，就必须进入保护模式（64位系统则要进一步进入长模式）。
实模式下，内存分布的情况如下：
1. 0xffff0-0xfffff BIOS入口地址。CPU初始化之后，会设置CS:IP指向0xffff0，直接跳转到这个入口位置，并且开始执行储存在此处的第一条指令0xea5be000f0，即jmp 0xf000:0xe05b，跳转到物理地址(0xf000<<4)+0xe05b=0xfe05b处，此处为自检程序。
2. 0xf0000-0xfffef BIOS程序范围。请注意！ 0xffff0-0xfffff也属于BIOS程序范围。所以实际上BIOS程序范围在0xf0000-0xfffff。
3. 0xc8000-0xeffff 映射硬件适配器的ROM。
4. 0xc0000-0xc7fff 显示适配器BIOS。
5. 0xb8000-0xbffff 文本模式显示适配器空间。
6. 0xb0000-0xb7fff 黑白显示适配器空间。
7. 0xa0000-0xaffff 彩色适配器空间。之后我们会通过设置vga 13h模式来使用这个空间，直接对这个空间进行8位写操作，相应的显示屏像素就会被修改，我们就是通过这个来实现最基本的显示的。当然上面两个显示适配器空间也是可以用来实现显示的，不过我没有深究，如果感兴趣的话可以了解。
8. 0x9fc00-0x9ffff 扩展BIOS数据区。
9. 0x07e00-0x9fbff 可用区域(大概608kb)。进入bootloader后我们会把主引导程序(512字节)整体搬到0x90000处，再将之后编写的加载程序载入到0x90200处来把操作系统从存储设备取出来载入内存，操作系统主要部分也会被载入这部分空间(0x10000~0x8ffff)
10. 0x07c00-0x07dff 引导程序。本文接下来讲述的bootsect.s编译出来的引导扇区将会被载入到这段空间运行。
11. 0x00500-0x07bff 可用区域(约30kb)。
12. 0x00400-0x004ff BIOS数据区。
13. 0x00000-0x003ff 中断向量表。中断向量表是个非常重要的结构，这个部分存储的数据直接与int指令挂钩。表中存储了跳转的地址，刚刚进入系统的时候，我们需要BIOS提供的一些基础功能来帮助初始化系统和载入系统，这时候我们会用到int指令，例如int $0x10，这表示我们调用BIOS的video service，这时候CPU会从中断向量表中找0x10号中断，取出地址并跳转，转入BIOS提供的那段程序中执行，执行完毕后返回。这个向量表会在进入保护模式之后被我们的操作系统覆盖，但是之后我们仍然需要自己构造中断向量表。
下面开始动手写bootsect.s，如果初次接触AT&T汇编，也不用怕，下面的程序会逐条进行解释。
先是开头声明部分
.code16这句的意思是告诉汇编器将这个代码编译成16位程序。后面在编写head.s时，会用到32位程序，那么开头就写.code32。
.global bootstart定义了全局symbol，全局symbol是外部程序可见的，所以链接器在链接的时候如果在其他程序中发现了一个未定义symbol，但是查到在此处有同名的global的symbol，那么就会进行链接。
.global databeg,dataend,bssbeg,bssend,textbeg,textend# 此处也是定义全局symbol下面是分段部分
.texttextbeg:.datadatabeg:.bssbssbeg:.text, .data, .bss分别表示代码段，数据段，未初始化数据段，三个段定义在同一个地址范围，意味着这个程序实际上是不分段的。
接下来是常量定义部分
.text # text段从这里开始.equ BOOTSEG, 0x07c0.equ用于定义常量，这里定义BOOTSEG为0x07c0，后续我们会通过ljmp指令将CS寄存器设置为该值。有人会问为什么不是0x07c00，这个就得说到i386的寻址方式：
i386在实模式(16位)下，寻址是通过CS:IP来指向实际物理地址的，那么CS=0x07c0,IP=0x0000的时候，指向的实际物理地址就是：
(0x07c0<<4)+0x0000=0x07c00，就是主引导在一开始被载入的地址。
.equ INITSEG, 0x9000# 这是我们后面要把这个主引导程序整体搬去的地方，CS:IP=0x90000.equ SETUPSEG,0x9020# setup.s程序会被载入到CS:IP=0x90200处，# 也就是主引导搬迁之后0x901ff的后面一个字节开始处.equ SYSSEG, 0x1000# 操作系统主要程序被加载到0x10000处，当然# 这个时候我们是没有写操作系统主程序的，这个只是提前写一下# 毕竟我们要在写之前先规划好空间.equ SYSEND, 0x8000# 这是我们操作系统程序装载的结尾地址下面开始bootsect.s的主体程序：
ljmp $BOOTSEG,$bootstart# ljmp指令会同时对CS:IP赋值并且直接跳转到CS:IP指定的位置，# 这里我们就直接跳转到了0x07c0:bootstart即0x07c00+bootstart位置，# bootstart就是下面这个汇编代码的起始symbol，# 执行该指令之后，bootloader正式进入bootstart开始执行指令在接触主程序之前，先提一句，at&t风格的汇编，例如mov %ax,%bx，这个操作是从ax寄存器取出数据，存到bx寄存器中，也就是说前面的是源，后面的是目(目的/目的地)，这和intel风格的汇编是反过来的。
bootstart:mov $BOOTSEG,%axmov %ax,%dsmov $INITSEG,%axmov %ax,%esxor %di,%dixor %si,%simov $0x100,%cxrepmovswljmp $INITSEG,$stacksetbootstart这段代码就已经开始有点整人了(对于零基础的人来说)。这段代码的目的是，将0x07c00~0x07dff处这512个字节，整体搬到0x90000处。那么这是怎么做到的呢？
首先看到我们对ds和es寄存器进行了赋值。ds和es不能直接通过mov $数字,%ds这种形式来直接赋值，只能间接通过其他寄存器来赋值，所以我们使用了ax寄存器。那么ds寄存器存入了0x07c0，es寄存器存入了0x9000。
接下来两个xor指令，是对di和si寄存器进行清零操作的，xor运算可以快速置0，如果这一点不太清楚，可以搜索异或真值表，不难发现异或只有在两个输入不相同的时候才会输出1，而这里xor %di,%di是寄存器对自身进行按位异或，那结果必然是0。
接着我们将0x100存入cx寄存器，0x100即256。那么为什么我们要给cx赋值256呢？
下面就是重点了，rep指令是根据cx寄存器的值进行操作的，也就意味着cx是多少，rep指令以及后面这个指令(movsw)就执行多少次。那么movsw就要执行256次。movsw又是啥呢？
这个指令是对数据进行“搬运”，它的执行是根据ds:di和es:si来进行的，这个指令会从ds:di处取数据，存放到es:si处，并且在执行之后，自动对di和si加一。再加上movsw这个w后缀意味着一次搬运一个word，即2字节，所以循环256次之后，我们一共搬运了512个字节。
所以这下我们就清楚为什么前面要给ds和es赋值，并且置零di和si了，ds:di指向了0x07c00，es:si指向了0x90000，所以这段代码直接把0x07c00后面的512个字节整体移动到了0x90000处！
接着ljmp，跳转到了0x90000+stackset偏移量处，执行下面的这段代码。
stackset:mov %cs,%ax # ax=INITSEGmov %ax,%ds # ds=axmov %ax,%es # es=axmov %ax,%ss # ss=axmov $0xff00,%sp # sp=0xff00刚刚跳转到0x9000:stackset处，不难得到CS的值是0x9000即INITSEG，IP的值是stackset的偏移量。这时候我们初始化所有的段寄存器ds,es,ss（也可以包括其他的段寄存器），让他们一起赋值为0x9000。并且设置sp(stack pointer)为0xff00，这时候栈的基址就被设置在了es:sp=0x9000:0xff00=0x9ff00处。
start:mov $0x03,%ah # read cursor positionxor %bh,%bh # set page 0int $0x10 # BIOS video servicemov $INITSEG,%axmov %ax,%es # es:bp points to the stringmov $sysmsg,%bp # set string addressmov $0x1301,%ax # write string,move cursormov $0x0007,%bx # page 0,black background/white charactersmov $28,%cx # length of stringint $0x10 # BIOS video service这段代码提到了另外一个重点：BIOS中断调用。看到int $0x10了没，这就是前文中提到的中断调用，0x10就是中断号，在执行了这个指令之后，CPU会跳转到中断指定的位置执行对应的程序，然后返回到此处。由于我们现在还没有能够完全掌控各个设备，所以需要借助BIOS里面已经写好的程序，这时我们就是在调用BIOS内部给我们的程序。
int调用类似于call，但是它执行的是从中断向量表(前文提及到过)中对应中断号位置存储的函数地址，而不是非常直白的call，它有一个搜寻->跳转的过程。
那么既然调用的是已经写好的函数，那么函数必然会需要一些参数，BIOS中断调用使用的参数并不是像使用C调用函数的那种方法push到栈中的，而是由你自己设置一些需要用到的寄存器，来实现传参的。
比如第一个调用,0x10是BIOS显示服务，将ah(ax的高8位)设置为0x03，意思就是我们选择的是读取光标位置这个服务。然后我们将bh(bx高8位)设0，表示页号为0，然后调用0x10中断。0x10中断执行结束后，会反馈一些数据回来：
0x10中断0x03服务信息
这个反馈回来的ch cl dh dl值在接下来的0x10中断0x13号服务中会被部分使用到：
0x10中断0x13服务信息
那么根据这个传参要求，我们要设置es为0x9000，bp为字符串的起始地址，cx字符串长度，dh,dl起始行列(在0x03号服务中已经获得),al=1光标跟随移动，bl 0x07黑底白字(就是图中的属性),bh 0x00页号0。这就是这段代码的下半段所做的事情。sysmsg是字符串地址，在后面会提到，字符串长度28，调用一下0x10中断，此时屏幕上就会输出一行字：
最后一行就是我们输出的字符串
die:hltjmp die # infinite loop这是个死循环，我们的最简操作系统最后会执行到这里无限循环(操作系统本质上包含一个可以跳出的死循环)。hlt指令是在你的输入设备(键盘/鼠标)没有进行任何操作的时候，暂停CPU的运行，让CPU停下来“歇一歇”，不用一直执行jmp die操作。
sysmsg:.ascii 'Starting Balloon System...'.byte 13,10这里就是存放sysmsg字符串的位置，.ascii后面可以写一串字符串，后面跟着的.byte 13,10表示13号和10号字符，13号字符即回车，光标返回最前面，10号字符即换行，光标移到下一行。
.=510signature:.word 0xaa55这里是程序的点睛之笔，如果缺少这一段，那么程序是无法被识别为主引导的。.=510意思就是一直跳到偏移量为510处，跳过的部分默认填0，这时候留下两个字节的位置，让我们来设置主引导签名0x55,0xaa，这里之所以写成0xaa55，是因为i386在取数的时候为小端序，低地址存放的是数的高位，所以在写入文件的时候，0x55会被放置到前面。
.texttextend:.datadataend:.bssbssend:代码段结束。
要想让这段代码顺利跑起来，我们需要qemu-system-i386环境，并且需要一个链接脚本来保证链接器能生成正常的那512字节，最后还要将这512字节的bootsect文件装入一个虚拟软盘，这时候我们需要用到dd指令。链接脚本的代码如下：
OUTPUT_FORMAT(elf32-i386)OUTPUT_ARCH(i386)SECTIONS {.text 0x0000:{*(.text)}/DISCARD/ : {}}开头两句表示输出格式为elf32-i386，架构为i386
下面是想要的链接结果，将.text段放置到0x0000起点，我们的bootsect.s本来就只有.text段，所以整个代码会直接从0x0000处开始，保证了进入引导的时候能正确执行。保存为文件名ld_boot.ld。
接下来写一下Makefile
All: Image# 执行make All的时候，会直接生成Image文件.PHONY=clean run-qemu# .PHONY表示伪目标，这里写的东西都不代表文件名，# 我们用的clean和run-qemu都仅仅是操作bootsect:bootsect.s ld_boot.ld- @as --32 bootsect.s -o bootsect.o- @ld -T ld_boot.ld bootsect.o -o bootsect- @objcopy -O binary -j .text bootsect# 冒号后面跟着的是生成bootsect所需的基础文件，# 这里需要bootsect.s和ld_boot.ld# 生成bootsect文件，第一句是用汇编器把.s文件汇编到.o文件# 第二句是用链接脚本将.o文件转化到elf可执行文件# 第三句是用objcopy提取bootsect中.text段的内容，再覆盖bootsect文件# 这样bootsect就是标准的可以被识别和运行的引导程序了Image:bootsect- @dd if=bootsect of=Image bs=512 count=1- @echo 'Image built done'# dd可以制作一个镜像，if表示输入文件，of表示输出到文件，bs表示一块的大小# bs=512表示一块有512字节大小，count=1表示生成1块clean:- @rm -f *.o bootsect Image# 清理文件run-qemu:Image- @qemu-system-i386 -boot a -fda Image# -fda表示把Image当做虚拟软盘载入qemu虚拟机然后在控制台输入make run-qemu，就可以运行啦！最终结果就是输出一个字符串，然后进入die死循环，这就是最小的操作系统。
下一篇文章我们会对bootsect.s文件进行扩展，尝试通过0x13 BIOS存储器服务，来从软盘中读取我们需要的程序段。
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