从零打造操作系统 -2 理解 Bootloader

Bootloader 是操作系统的第一个组成部分。
电脑一开机，你写的任何程式、Kernel、Shell……全部都还不存在。
BIOS（或 UEFI）会从磁盘的第一个 sector（512 bytes）读取一段程序，这段程序就是 Bootloader。

Bootloader 的任务只有三件事：

1. 让 CPU 进入一个可控的状态（16-bit 实模式 → 32-bit 保护模式）

2. 从磁盘把 Kernel 读进内存

3. 跳到 Kernel 的入口点执行

这一篇，我们只做一件事：

写出一个最小的 Bootloader，并在 QEMU 上看到你输出的文字。

这样你会马上得到成就感，也知道“写 OS 真的可以很简单开始”。

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1. Bootloader 的条件：512 bytes + 最后要 0x55AA

BIOS 只看一种东西：

• 从磁盘第 0 扇区读取 512 bytes

• 最后两个字节必须是 55 AA

符合这两个条件，它就会执行里面的程式。

所以我们的目标非常简单，就是输出一句“Hello OS”，最后补上 0x55AA，你就有了一个最简单的bootloader了。

2. 写一个最简单的 Bootloader（boot.asm）

新建一个 boot.asm：

[BITS 16]
[ORG 0x7C00]

; 打字到画面：写入 VGA 文本模式 0xB8000
mov ax, 0xB800
mov ds, ax

mov byte [0], 'H'
mov byte [1], 0x0F   ; 颜色（白色）
mov byte [2], 'e'
mov byte [3], 0x0F
mov byte [4], 'l'
mov byte [5], 0x0F
mov byte [6], 'l'
mov byte [7], 0x0F
mov byte [8], 'o'
mov byte [9], 0x0F

jmp $

; BIOS 规定：最后两个字节要是 55 AA
times 510-($-$$) db 0
dw 0xAA55

3. 编译 Bootloader（需要 NASM）

nasm -f bin boot.asm -o boot.img

4. 用 QEMU 启动

qemu-system-i386 -drive file=boot.img,format=raw

你应该会看到：

有一個 Hello 画在左上角。

这代表你写的代码，已经被 BIOS 执行，并直接影响了画面。

到这里，你已经成功做出一个真正能「开机」的系统。虽然这个 Bootloader 非常简单，只会在萤幕上印出几个字，但它已经完成了 BIOS 的全部要求，也真实地在电脑启动阶段被执行。