轉載註明出處：http://www.cnblogs.com/lucasysfeng/p/4846119.html
項目地址：https://github.com/lucasysfeng/lucasOS
想動手，但不知從何入手，是學習一門新知識普遍會遇到的尷尬點。筆者喜歡邊實踐邊學習理論，筆者的寫作思路是：入門的文章要避免講一些高深的理論，而應該先拋出demo，從研究demo入手，逐步加深demo的難度，從而學習這個過程中涉及到的理論知識。下面就讓我們花10分鐘寫個“操作系統”。
第一節 開發環境
我們在linux下製作軟盤、編譯內核等，因此需要linux開發環境。如果你用windows, 那麼在windows下安裝VMware, 在VMware中安裝ubuntu虛擬機，此ubuntu作為開發環境。
注：筆者的開發環境是windows--VMware--ubuntu14.04.
第二節 計算機啟動過程
寫操作系統看似是一個複雜的過程，但只要我們將過程分解，完成每一步，那麼完成一個操作系統就是水到渠成的事了。好了，我們就看一下計算機的啟動過程，看操作系統何時被啟動的。
第一步：讀取BIOS
按下電源按鈕後，計算機首先讀取一塊ROM芯片，這塊芯片裡的程序是"基本輸入輸出系統"（Basic Input/Output System），即BIOS.
第二步：硬件自檢
BIOS會檢查計算機硬件是否滿足運行條件，如果硬件出現問題，主板會發出不同含義的蜂鳴，啟動中止。
第三步：啟動順序
硬件檢查完成後，BIOS會將控制權交給下一階段的啟動程序，注意，“下一階段的啟動程序”可能存放在硬盤中，也可能存放在CD/DVD中，或者軟盤中等等，可以設置BIOS選擇從哪個設備啟動。
第四步：主引導記錄
BIOS找到了“下一階段的啟動程序”所在設備，會讀取該設備的第一個扇區，即讀取最前面的512字節，稱為主引導記錄。主引導記錄會告訴計算機下一步到哪裡去找操作系統。
第五步：bootloader
計算機讀取"主引導記錄"前面446字節的機器碼之後，運行事先安裝的“啟動管理器”bootloader，由用戶選擇啟動哪個操作系統。如果你安裝了多個操作系統，那麼就要從這步做出選擇了。
第六步：加載內核
好了，選擇操作系統（內核）後，會加載內核，下面就交給內核去處理了。
第三節 主引導記錄
我們使用虛擬機來啟動操作系統，上面的第一步和第二步我們不做，由虛擬機去完成；第三步“啟動順序”我們選擇從軟盤啟動（我們用鏡像代替，並不是真的軟盤），需要對虛擬機做下設置，選擇從軟盤啟動。下面重點來看第四步，我們寫一下“主引導記錄”，讓BIOS讀取我們寫的主引導記錄。
1. 主引導記錄代碼
1 ; 文件名 boot.asm
2
3 org 7c00h ; BIOS讀入MBR後，從0x7c00h處開始執行
4
5 ; 下面部分和10h有關中斷，10h中斷用來顯示字符
6 mov ax, cs
7 mov es, ax
8 mov ax, msg
9 mov bp, ax ; ES:BP表示顯示字符串的地址
10 mov cx, msgLen ; CX存字符長度
11 mov ax, 1301h ; AH=13h表示向TTY顯示字符，AL=01h表示顯示方式（字符串是否包含顯示屬性，01h表示不包含）
12 mov bx, 000fh ; BH=00h表示頁號，BL=0fh表示顏色
13 mov dl, 0 ; 列
14 int 10h
15
16 msg: db "hello world, welcome to OS!"
17 msgLen: equ $ - msg ; 字符串長度
18 times 510 - ($ - $$) db 0 ; 填充剩餘部分
19 dw 0aa55h ; 魔數，必須有這兩個字節BIOS才確認是MBR
2. 編譯
# nasm boot.asm -o boot.bin
如果沒有nasm，安裝它 sudo apt-get install nasm, 執行完上述命令，會生成boot.bin文件，這就是我們的主引導記錄二進制。
第四節 代碼解釋
我們再來看下主引導記錄的彙編代碼，熟悉彙編的讀者可忽略本節。
1. 為什麼MBR要從0x7c00h處開始執行？
ORG是偽指令，org 7c00h是告訴編譯器，下面代碼裝入到內存的起始地址0x7c00h處。為什麼呢，這是因為BIOS讀取主引導記錄後，會從0x7c00h處開始執行，那麼BIOS為什麼會從0x7c00h這個地址開始執行，而不是其他地址呢，這一切都要從大明湖畔的8086cpu說起。
時光飛逝，容顏易老，8086卻還是那個樣子，如圖所示：
圖 8086實物圖
圖 8086引腳圖
正如圖中所示，8086cpu的地址總線寬度為20（AD0-AD19），可以傳送220的地址信息，即可以定位220（1M）的內存地址空間，那麼這1M的內存地址空間是如何分配的呢，見下圖所示（圖是386的，我們目前只關心實模式即1M內存地址空間分配）：
圖 實模式內存地址空間分佈
看到0x7c00h了嗎？0x0000h--0x7c00h這一段存的是BIOS中斷向量和一些BIOS數據等，至於到底為什麼以0x7c00h為界，本文不做討論，有興趣看這裡http://www.glamenv-septzen.net/en/view/6。
2. int 10h是幹嘛的?
當出現int 10h中斷時，表示要操作顯示器了，此時AH寄存器表示如何顯示，代碼中的AH為13h，表示要在TTY（偽終端）顯示字符，此時其他幾個寄存器都有一定的含義，如下所示：
ES:BP -- 顯示字符串的地址 CX -- 顯示字符串的長度
BH -- 頁碼 BL -- 屬性(若AL=00H或 01H)
DH -- 行 DL -- 列
AL -- 顯示輸出方式
下面一段代碼也就不難理解了：
1 mov ax, cs
2 mov es, ax
3 mov ax, msg
4 mov bp, ax ; ES:BP表示顯示字符串的地址
5 mov cx, msgLen ; CX存字符長度
6 mov ax, 1301h ; AH=13h表示向TTY顯示字符，AL=01h表示顯示方式（字符串是否包含顯示屬性，01h表示不包含）
7 mov bx, 000fh ; BH=00h表示頁號，BL=0fh表示顏色
8 mov dl, 0 ; 列
9 int 10h
3. $和$$是什麼意思？
$ 是當前位置
$$ 是段開始位置
下面兩句就不難理解了：
1 msgLen: equ $ - msg ; 字符串長度
2 times 510 - ($ - $$) db 0 ; 填充剩餘部分
4. 為什麼要有0xaa55h魔數？
BIOS檢查完硬件後，會尋找下一個設備來啟動計算機，BIOS找到一個設備後，會讀取該設備的第一個扇區，也就是讀取最前面的512個字節。如果這512個字節的最後兩個字節是0x55和0xAA，表明這個設備可以用於啟動；如果不是，表明設備不能用於啟動，控制權於是被轉交給"啟動順序"中的下一個設備。
第五節 製作軟盤鏡像，加入主引導記錄
如何用dd命令製作軟盤，自行google之。
1. 首先，我們製作一個空的軟盤鏡像empty.img：
# dd if=/dev/zero of=empty.img bs=512 count=2880
2. 之後，我們製作一個包含主引導記錄boot.bin的鏡像文件lucasOS.img:
# dd if=boot.bin of=lucasOS.img bs=512 count=1
3. 然後，將empty.img中1個扇區後的數據拷貝到lucasOS.img的後:
# dd if=empty.img of=lucasOS.img skip=1 seek=1 bs=512 count=2879
這樣就做成了一個大小為1.44Mb的包含主引導記錄的軟盤鏡像文件lucasOS.img。
4. 將虛擬機ubuntu中的文件lucasOS.img拷貝到windows下（鼠標直接拖拽，如果不行google之）。
第六節 用軟盤鏡像lucasOS.img啟動一個空的虛擬機
1. VMware創建空的虛擬機，去掉開機從CD/DVD啟動選項。
2. 網絡選擇host-only模式。
3. 選擇從軟盤驅動，路徑選擇上一節已經拷貝到windows下的鏡像lucasOS.img.
4. 開啟虛擬機電源，看到如下畫面，恭喜你，成功了。
這就是最基礎的操作系統了
好了，至此，我們完成了主引導記錄，後續會討論載入內核，並進一步討論進程管理、內存管理、文件系統和中斷等等。
代碼獲取
本系列GitHub地址 https://github.com/lucasysfeng/lucasOS.git
獲取代碼:
# git clone https://github.com/lucasysfeng/lucasOS.git
本講的代碼是code/chapter1，筆者已經將上面的命令集成到Makefile中了，讀者只需進入目錄，按ReadMe.txt執行即可。有問題請留言。
閱讀更多 細碎的魚丸 的文章
