如何复制现有的 BPB 并将其放入我的引导加载程序代码中

Question

我目前正在开发一个简单的操作系统（GitHub：https://github.com/Nutty000/PlanetOS）

我想让操作系统在真实硬件上运行，但由于文件系统的原因，我无法做到这一点...我希望我的操作系统基于 FAT32 文件系统，但我需要以某种方式不覆盖MBR 上的 BPB。我想过编写一个程序来复制现有的 BPB 并将其放在我的 .bin 可引导文件的开头，但是：

1. 我不知道如何制作那个程序，磁盘相关的东西对我来说太难和困惑了

2. BPB 太大，如果我复制它，那么我的引导加载程序代码将不适合 512 字节

3. 我不知道我应该复制现有 MBR 代码的哪些部分

我试图解决这个问题好几个小时，如果我犯了任何语法错误，请见谅。

Answer 1

对于 MBR

MBR“应该”（见注释）具有 BPB 的唯一情况是未分区磁盘，其中磁盘的第一个扇区也是文件系统的第一个扇区。这主要是旧软盘，仅此而已（其他所有内容要么使用分区，要么使用具有不同规则的 ISO9660 之类的文件系统）。

注意：“应该”表示如果没有 BPB，某些操作系统（例如 Windows）会抱怨磁盘未格式化。对于 BPB 的存在，固件或硬件没有严格的要求；并且您的操作系统可以根据自己的需要制定自己的规则。

对于旧软盘，操作系统开发人员通常会做相反的事情 - 例如他们将拥有（或编写）一个实用程序来创建正确/所需大小的软盘映像（例如，标准 3.5 英寸软盘为 1440 KiB），为该软盘格式创建合适的 BPB；然后将映像复制到他们想要的任何软盘中，而不用关心软盘以前的内容（可能在格式化软盘之后立即进行，或者作为格式化软盘的一部分）。更常见的是（现在软盘本身已经过时，实际上它们实际上不存在）软盘映像直接在模拟器中使用，或者合并到 CD 映像/ISO 中并用于软盘模拟，其中没有物理软盘磁盘（并且不涉及“以前的内容”）。

如果您确实需要在保留现有 BPB 的同时写入磁盘的新第一个扇区；然后您可以编写一个实用程序来执行此操作（例如，将旧的第一个扇区读入缓冲区，然后覆盖 BPB 之前的前几个字节和缓冲区中 BPB 之后的其余部分，然后将修改后的缓冲区写回磁盘）；或者您可以使用现有工具（特别是大多数 *nix 系统上的 dd 实用程序）。

另请注意，FAT32 对软盘没有意义（因为您需要 FAT12 的卷的体积很小）。

对于 FAT32 分区的第一个扇区（不是 MBR）

对于分区磁盘，如果您使用 FAT32，则分区的第一个扇区除了 BPB（FAT32 文件系统要求）之外，还可能包含引导加载程序的第一个扇区（用于 BIOS，而不是 UEFI）。在这种情况下，它主要是应用于不同扇区的相同解决方案（例如，使用良好的 BPB 覆盖以适应分区/磁盘，或使用工具保留旧的 BPB 并仅修改第一个扇区的“非 BPB”部分）。

请注意，最终您将编写某种操作系统安装程序，允许用户创建分区、格式化分区并在新分区上安装操作系统（包括引导加载程序和许多其它文件）。通常，您编写的操作系统安装程序将在您编写的操作系统之上运行（并从 CD 或 USB 启动）；除了使用内核、驱动程序等之外，还将回收您为操作系统编写的大量实用程序（例如分区管理工具等）。

1. 我不知道应该复制现有 MBR 或分区的第一个扇区代码的哪些部分

BPB 的位置和大小取决于它的版本。幸运的是，它们都在维基百科（https://en.wikipedia.org/wiki/BIOS_parameter_block）上进行了描述。

大多数情况下，为了涵盖“最坏/最大的情况”，您要确保引导加载程序不使用 0x000B 到 0x0059 的偏移量（以及用于将引导加载程序的第一个扇区与预现有的 BPB 保留从偏移量 0x000B 到 0x0059 的字节）。

当然，对于 512 字节的扇区大小，丢失大约 80 字节的 BPB 会使引导加载程序的第一个扇区更难包含找到正确分区所需的代码，然后加载自身的其余部分或第二个扇区阶段（特别是如果有足够的健全性/错误检查和足够的错误消息）。有时人们通过在安装引导加载程序时设置一些变量（例如“分区中第二扇区的 LBA”）来缓解问题（如果您编写自己的引导加载程序安装程序，这相对容易）。

Answer 2

MBR 中没有 BPB。您正在混合两种类型的引导扇区。

MBR（主引导记录）是磁盘上的第一个扇区。它在其分区表中包含从偏移量 01BEh 开始的分区信息。在这种引导扇区中，前 446 个字节 (512-64-2) 可用于加载 DBR 的引导扇区程序。
DBR（DOS 引导记录）是分区上设置为可从分区表引导的第一个扇区。这种引导扇区确实包含一个 BPB（BIOS 参数块）。对于 FAT32，它占用前 90 个字节。考虑到最后的强制引导扇区签名，您有 420 个字节 (512-90-2) 可用。

我不知道如何制作那个程序，磁盘相关的东西对我来说太难和困惑了

这对于想要创建自己的操作系统的人来说太糟糕了。

BPB 太大，如果我复制它，那么我的引导加载程序代码将不适合 512 字节

您必须针对代码大小优化代码。所需的结构就是它们。

我不知道我应该复制现有 MBR 代码的哪些部分

首先将现有的 DBR 从磁盘复制到一个文件，例如。 'MyDBR.bin'。 然后像这样写你的引导扇区（FASM）：

  jmp begin
  nop
  FILE 'MyDBR.bin':3,87
Begin:

  ...

  times 510-($-$$) db 0
  dw 0AA55h