《计算机原理》课本说,启动时,主引导记录会存入内存地址0x7C00。
这个奇怪的地址,是怎么来的,课本就不解释了。我一直有疑问,为什么不存入内存的头部、尾部、或者其他位置,而偏偏存入这个比 32KB 小1024字节的地方?
昨天,我读到一篇文章,终于解开了这个谜。
首先,如果你不知道,主引导记录(Master boot record,缩写为MBR)是什么,可以先读《计算机是如何启动的?》。
简单说,计算机启动是这样一个过程。
- 通电
- 读取ROM里面的BIOS,用来检查硬件
- 硬件检查通过
- BIOS根据指定的顺序,检查引导设备的第一个扇区(即主引导记录),加载在内存地址 0x7C00
- 主引导记录把操作权交给操作系统
所以,主引导记录就是引导”操作系统”进入内存的一段小程序,大小不超过1个扇区(512字节)。
0x7C00这个地址来自Intel的第一代个人电脑芯片8088,以后的CPU为了保持兼容,一直使用这个地址。
1981年8月,IBM公司最早的个人电脑IBM PC 5150上市,就用了这个芯片。
当时,搭配的操作系统是86-DOS。这个操作系统需要的内存最少是32KB。我们知道,内存地址从0x0000开始编号,32KB的内存就是0x0000~0x7FFF。
8088芯片本身需要占用0x0000~0x03FF,用来保存各种中断处理程序的储存位置。(主引导记录本身就是中断信号INT 19h的处理程序。)所以,内存只剩下0x0400~0x7FFF可以使用。
为了把尽量多的连续内存留给操作系统,主引导记录就被放到了内存地址的尾部。由于一个扇区是512字节,主引导记录本身也会产生数据,需要另外留出512字节保存。所以,它的预留位置就变成了:
0x7FFF – 512 – 512 = 0x7C00
0x7C00就是这样来的。
计算机启动后,32KB内存的使用情况如下。
+——————— 0x0
| Interrupts vectors
+——————— 0x400
| BIOS data area
+——————— 0x5??
| OS load area
+——————— 0x7C00
| Boot sector
+——————— 0x7E00
| Boot data/stack
+——————— 0x7FFF
| (not used)
+——————— (…)