揭秘操作系统 Bootloader：掌握设备启动的艺术

Bootloader，全称Bootstrap Loader，是计算机启动过程中负责加载操作系统的程序。它位于计算机的启动扇区（MBR或GPT），并且在计算机启动时由硬件固件（通常是BIOS或UEFI）加载到内存中。Bootloader的主要任务是：

1. 识别并加载操作系统：Bootloader会从存储设备（如硬盘、光盘或U盘）中扫描操作系统，并将其加载到内存中。
2. 提供启动选项：Bootloader允许用户选择要启动的操作系统，并在不同的操作系统之间切换。
3. 初始化硬件：Bootloader会初始化计算机的硬件设备，使其能够被操作系统使用。
4. 启动操作系统：Bootloader将操作系统加载到内存中后，会将其启动，并将其控制权移交给操作系统。

Bootloader的实现方式多种多样，但一般都遵循以下步骤：

1. 启动：当计算机启动时，硬件固件会将Bootloader从存储设备加载到内存中。
2. 初始化：Bootloader会初始化计算机的硬件设备，并检测硬件配置。
3. 加载操作系统：Bootloader会从存储设备中扫描操作系统，并将其加载到内存中。
4. 启动操作系统：Bootloader将操作系统加载到内存中后，会将其启动，并将其控制权移交给操作系统。

下面是一个演示代码，展示如何编写一个简单的Bootloader。

; bootsect.asm - Simple boot sector loader

org 0x7C00          ; start of boot sector

jmp start           ; jump to start of code

; ---- Boot sector data ----

; Byte 0x1BE: boot signature
db  0x55, 0xAA

; Bytes 0x1C0-0x1C2: partition table offset
dw  0

; Bytes 0x1C3-0x1C6: sectors per partition
dw  0

; Bytes 0x1C7-0x1CA: number of sectors in last partition
dw  0

; Byte 0x1CB: number of partition entries
db  0

; ---- Code ----
start:
    mov ax, 0x07C0      ; load segment register with boot sector address
    mov es, ax

    ; load AH with disk drive number
    mov ah, 0x02          ; drive 0

    ; load CH/CL with sector/track numbers
    mov ch, 0x01          ; track 1
    mov cl, 0x01          ; sector 1

    ; load DH/DL with head/cylinder numbers
    mov dh, 0x00          ; head 0
    mov dl, 0x00          ; cylinder 0

    ; load CX with number of sectors to read
    mov cx, 0x01          ; read 1 sector

    ; load DX with buffer address
    mov dx, 0x8000        ; buffer address

    ; issue read sectors interrupt
    int 0x13             ; BIOS interrupt 13h

    ; jump to loaded sector
    jmp [0x8000]

这个Bootloader可以从磁盘的第一个扇区加载扇区并将其启动。通过修改代码，可以加载不同的操作系统或执行其他任务。

Bootloader是一个复杂的程序，但它对计算机的启动过程至关重要。它负责将操作系统加载到内存中，并为操作系统提供必要的环境。通过了解Bootloader的工作原理，我们可以更好地理解计算机的启动过程，并解决可能发生的启动问题。