操作系统开发之基础知识（MBR分区表）

要在MBR的64字节分区表（偏移0x1BE-0x1FD）​中设置主分区信息，需遵循分区条目结构规范​（每个主分区占16字节），并通过汇编指令逐字段构造分区参数。以下是完整实现步骤与代码​：

​一、前置知识：MBR分区表结构​

MBR的分区表位于自身偏移0x1BE处​（即加载到内存0x7C00后，分区表地址为0x7C00+0x1BE=0x7DDE），包含4个主分区条目​（每个16字节），或3主分区+1扩展分区。每个主分区条目字段如下（小端序）：

偏移（相对于分区表）	字段含义	说明
0	引导标志（Boot Indicator）	0x80=活动分区（可引导），0x00=非活动
1	起始磁头（Starting Head）	磁头号（0-255）
2	起始扇区（Starting Sector）	扇区号（低6位，1-63）
3	起始柱面（Starting Cylinder）	柱面号（高2位来自偏移2，低8位来自偏移3，共10位）
4	系统类型（System Type）	文件系统标识（如0x0B=FAT32，0x83=EXT4，0x07=NTFS）
5	结束磁头（Ending Head）	结束磁头号
6	结束扇区（Ending Sector）	结束扇区号（低6位）
7	结束柱面（Ending Cylinder）	结束柱面号（高2位来自偏移6，低8位来自偏移7）
8-11	起始LBA（Starting LBA）	分区第一个扇区的线性地址​（4字节，小端序）
12-15	扇区总数（Sector Count）	分区包含的扇区数（4字节，小端序）

​二、汇编代码实现：设置主分区​

以下代码将两个主分区信息写入MBR分区表：

• 分区1：​活动分区，FAT32文件系统，起始LBA0x2000（硬盘第131072扇区），大小0x1000扇区（512KB）；
• 分区2：​非活动分区，EXT4文件系统，起始LBA0x3000，大小0x2000扇区（1MB）。

​1. 定义关键常量​

org 0x7C00                  ; MBR加载到内存0x7C00（必须）
bits 16                     ; 实模式汇编

; 定义MBR内部分区表地址（0x7C00 + 0x1BE = 0x7DDE）
mbroffset equ 0x7C00
partition_table equ mbroffset + 0x1BE

​2. 设置分区表​

逐字段构造两个主分区的16字节条目：

; ------------------- 分区1：活动分区（FAT32） -------------------
; 引导标志：活动（0x80）
mov byte [partition_table + 0], 0x80
; 起始磁头：0
mov byte [partition_table + 1], 0x00
; 起始扇区：0x10（低6位），起始柱面高2位：0 → 起始柱面0x000
mov byte [partition_table + 2], 0x10
; 起始柱面低8位：0
mov byte [partition_table + 3], 0x00
; 系统类型：FAT32（0x0B）
mov byte [partition_table + 4], 0x0B
; 结束磁头：0
mov byte [partition_table + 5], 0x00
; 结束扇区：0x10，结束柱面高2位：0 → 结束柱面0x000
mov byte [partition_table + 6], 0x10
; 结束柱面低8位：0
mov byte [partition_table + 7], 0x00
; 起始LBA：0x00002000（小端序：低字节在前）
mov byte [partition_table + 8], 0x00   ; LBA低字节（2^0）
mov byte [partition_table + 9], 0x20   ; LBA中字节（2^8）
mov byte [partition_table + 10], 0x00  ; LBA高字节（2^16）
mov byte [partition_table + 11], 0x00  ; LBA最高字节（2^24）
; 扇区总数：0x00001000（4096扇区，小端序）
mov byte [partition_table + 12], 0x00
mov byte [partition_table + 13], 0x10
mov byte [partition_table + 14], 0x00
mov byte [partition_table + 15], 0x00

; ------------------- 分区2：非活动分区（EXT4） -------------------
; 引导标志：非活动（0x00）（偏移partition_table+16）
mov byte [partition_table + 16], 0x00
; 起始磁头：0
mov byte [partition_table + 17], 0x00
; 起始扇区：0x20，起始柱面高2位：0 → 起始柱面0x000
mov byte [partition_table + 18], 0x20
; 起始柱面低8位：0
mov byte [partition_table + 19], 0x00
; 系统类型：EXT4（0x83）
mov byte [partition_table + 20], 0x83
; 结束磁头：0
mov byte [partition_table + 21], 0x00
; 结束扇区：0x20，结束柱面高2位：0 → 结束柱面0x000
mov byte [partition_table + 22], 0x20
; 结束柱面低8位：0
mov byte [partition_table + 23], 0x00
; 起始LBA：0x00003000（小端序）
mov byte [partition_table + 24], 0x00
mov byte [partition_table + 25], 0x30
mov byte [partition_table + 26], 0x00
mov byte [partition_table + 27], 0x00
; 扇区总数：0x00002000（8192扇区，小端序）
mov byte [partition_table + 28], 0x00
mov byte [partition_table + 29], 0x20
mov byte [partition_table + 30], 0x00
mov byte [partition_table + 31], 0x00

​3. 验证与补充​

• ​分区表完整性​：若需设置4个主分区，重复上述逻辑填充partition_table+32（第三个分区）和partition_table+48（第四个分区）。
• ​MBR签名​：最后需确保MBR末尾添加0xAA55签名（通常在代码末尾用times指令填充）：

  times 512 - ($ - $$) db 0  ; 填充剩余字节为0
  dw 0xAA55                  ; MBR必须的签名

​三、编译与测试​

​1. 编译MBR为二进制​

用NASM编译生成mbr.bin：

nasm -f bin mbr.asm -o mbr.bin

​2. 写入硬盘映像​

将mbr.bin写入硬盘映像的LBA 0​（MBR位置）：

dd if=mbr.bin of=hard_disk.img bs=512 count=1 seek=0

​3. 验证分区表​

用Bochs加载硬盘映像，通过info disk命令查看分区表：

bochs -f bochs.cfg  # 启动Bochs
info disk           # 查看硬盘分区信息

若输出显示两个主分区（活动分区FAT32、非活动分区EXT4），说明分区表设置成功。

​关键说明​

• ​LBA与CHS的转换​：现代系统更依赖LBA（线性寻址），CHS字段可留空或与LBA一致（如本示例）。
• ​系统类型​：需根据内核文件系统选择正确的类型码（如EXT4是0x83，NTFS是0x07）。
• ​扇区对齐​：分区起始LBA需对齐扇区大小（512字节），避免性能问题。

通过以上代码，可在MBR分区表中正确设置主分区信息，为后续内核加载或分区管理奠定基础。