於淵老師實驗用了兩個檔案系統，一個是前幾章用的FAT12檔案格式，還有一個是後面他自己設計的一個簡單的orange‘s檔案系統。

    對於檔案系統的作用，我想可以分成兩個方面去理解。一個是像我們這次實驗用到的檔案系統，非常簡單直接，是直接屬於核心的一部分用來和磁碟驅動打交道；另一個方面就是再抽象一層出來的虛擬檔案系統，這個是用來給上層應用提供統一介面的，給具體檔案系統的實現規劃方圓。我們不需要考慮虛擬檔案系統的事情，只是實現一個簡單的可以湊合著在磁碟上增刪改查的系統就可以了。

    那說到底，檔案系統的作用就是解析給出的路徑，將檔案相對於其所管轄裝置（可以簡單理解為磁碟上的某個分割槽）的扇區偏移計算出來，將這個偏移傳遞給磁碟驅動，磁碟驅動將這個偏移轉換成相對於整個磁碟的偏移，然後根據讀寫指令向磁碟控制器傳送訊號。磁碟讀寫完資料後傳送中斷訊號，這個中斷訊號會讓cpu去執行IRQ14硬碟中斷處理程式。對於這個程式的具體實現是通過讀寫埠的方式，將資料讀取到記憶體或寫入到磁碟緩衝區，並將結果返回給上層的檔案系統。

    作者用了兩種載入方式，一個是軟盤，一個是硬碟。軟盤引導是FAT12格式，硬碟引導的就是作者自己仿照這MINIX精簡的格式。
    之所以先寫對檔案系統的理解，是因為我們一上來就要理解從軟盤或者硬碟開始的載入程式，就必然涉及到檔案的組織結構，要不然怎麼找核心檔案呢？而且我覺得作業系統的核心除了排程程序這些純粹記憶體操作，就數檔案系統最核心了。

2、簇：一個或者多個扇區

3、扇區：磁碟上最小的資料單元（也就是硬體廠商提供給磁碟驅動的硬體介面，按照一定大小讀寫資料）

FAT12格式的引導扇區前62個位元組都有固定的作用，前36個位元組是一個叫做BPB（BIOS Params Block）結構的資料，隨後26個位元組是引導扇區的一部分。具體的格式讀者可以百度，或者可以查閱《一個作業系統的實現》104頁，不過記著這個結構體裡面的資料都是我們手動填充的，每個成員都有固定的意義，要麼真的很懂FAT12的佈局，要麼還是按照作者給的資料來比較好，比如說下面我們要用到的BPB_RootEntCnt成員，表示根目錄檔案數最大值，我們寫入的值是224，那麼根目錄區就可以確定佔用的大小了。在實際用的時候，前三個位元組是填充跳轉指令的，緊隨其後的是固定的格式，中間不要安插任何資料。隨後的448個位元組是我們載入程式的空間，最後兩個位元組為引導扇區結束標誌0xAA55。

整個軟盤的分割圖大概如下

作者為了簡便，只有根目錄一級目錄，不支援除根目錄以外的目錄形式存在（我也沒功力去實現）。可以看到根目錄區起始扇區號是19，大小我們可以根據BPB_RootEntCnt和BPB_BytsPerSec來計算。

根目錄區大小設為RootEntCnt，我們在BPB資料結構中已經填充了根目錄區條目個數BPB_RootEntCnt，每個條目32位元組，所以RootEntCnt=((BPB_RootEntCnt*32)+(BPB_BytsPerSec-1))/BPB_BytsPerSec，在這裡可以算出來佔用14個扇區。那麼也順便可以得到資料區第一個扇區的編號是19+14=33。另外，資料區第一個扇區的簇號是2，不是1和0，也就是說檔案在資料區的扇區編號M和FAT表中的簇號N的關係是M=33+N-2。

對於不超過512個位元組的檔案來說FAT表並沒有什麼作用，但是對於位元組數超過512的檔案來說，根目錄區存放的檔案資訊的條目中的DIR_FstClus存放的是檔案在資料區的第一個扇區的編號M0對應的簇號N0（也就是M0-33+2），而在FAT表中，簇號N位置存放的是下一個扇區的編號M1對應的簇號N1，如果檔案大小超過兩個扇區，那麼N1位置存放的是下一個扇區的編號M2對應的簇號N2...也就是說簇號的作用有兩個，一個是用來尋找下一個簇，一個是用這個值加上一定的偏移作為該簇代表的扇區編號。

FAT表中每個簇號佔用12個位，也就是1.5個位元組，所以我們要把簇號擴大1.5倍，但是還要考慮到時奇數的時候。如果是偶數，比如說2，乘以1.5就是3，我們直接讀取第三個位元組然後算術右移4位就好了。如果是奇數，3，那麼擴大1.5倍就是4.5，但是我們不可能讀取半個位元組，所以用ax*3/2的方式讀到能包含想要資料的整數個位元組，該例是從第4個位元組開始讀取了，然後右移4位就可以了，我們不要的那0.5個位元組就移位移出去了。唉，我數學不好，把這個想明白可算是費了老大的勁。

比如簇號3，所在地址是0x204（這裡也驗證了我們擴大1.5倍的說法，3*3/2=4），我們看到的是8f 00，但是讀到暫存器中的順序是從高位到低位存放的。也就是00 8f，這樣的形式支援我們右移4位能夠得到我們想要的結果。

到這裡，我想手工去找一個檔案應該是可以了。下面說說引導扇區的大致流程。

載入檔案到記憶體，肯定是要讀盤的，此時什麼程式碼都沒有，那就只能依靠BIOS在開機後所做的工作，也就是BIOS初始化的中斷表裡有我們需要的讀盤函式，int 0x13。

我就抄過來吧。

對於1.44MB的軟盤來講，總共有兩面，也就是兩個磁頭（0號和1號磁頭），每面80個磁軌（0到79），每個磁軌18個扇區（1-18號），我們需要將我們平常所說的扇區號（從0號扇區開始編碼）轉換為這三個分量。

在趙炯老師寫的核心原始碼完全分析的書中對轉換有很好的總結。

扇區號與柱面號，當前磁軌扇區號和當前磁頭號的對應關係：

假定硬碟的每磁軌扇區數是track_secs，硬碟磁頭總數是dev_heads，指定的硬碟順序扇區號sector（從0開始），對應當前磁軌數為tracks，對應柱面號cyl，當前磁軌上的扇區號sec，磁頭號head

sector/track_secs=商是tracks，餘數是sec

tracks/dev_heads=商是cyl，餘數是head

當前磁軌扇區從1開始計數，所以sec+1；

反過來計算

sector=（cyl*dev_heads+head）*track_secs+sec-1;

對於我們而言，track_secs=18，dev_heads=2

對於我們想讀的扇區，根據扇區號做上述轉換，並將結果填到對應的暫存器，int 0x13就可以了。如果該中斷失敗，CF位會被置位，所以我們根據這個來判斷資料是否已經載入進來了。

下面我們來整理出如何在軟盤上尋找loader的思路。

作者為了簡便起見，沒有分多級目錄，所有檔案的目錄資料都是放在“/”目錄區。檔案的大小都是固定的，0x800個扇區

步驟：

（我組織的不好，最好結合著程式碼看）

1、讀取根目錄所在扇區，將資料存放在LOADER_SEG：LOADER_OFF指定的地址處。

2、等資料讀取完畢後，讓si指向 "LOADER  BIN"字串的起始地址，讓di指向LOADER_OFF，dx賦值為0x10，也就是每個扇區存放的目錄條目數，cx賦值為11，也就是字串的長度。

3、開始比較，cx==0，表示找到檔案。

4、如果找到檔案，讓di回退到當前條目起始地址（di&0xFFE0），然後加上0x1A，指向當前條目的DIR_FstClus域，該值表示檔案對應的開始簇號a，加上根目錄區大小b（14），加上相對簇號的根目錄起始扇區號c（c=17，本來是19的，但是由於簇號的起始號是2，所以我們在此處提前減掉2，方便以後的計算），我們得到檔案的扇區號d=a+b+c，我們將檔案讀到LOADER_SEG：LOADER_OFF指定的位置，此時LOADER_SEG：LOADER_OFF儲存的內容已經沒用了，可以隨意覆蓋。如果檔案大小超過512個位元組，我們還需要繼續讀取，直到讀取到的簇號等於0FFFh。至於讀取硬碟資料，讀取簇號的方式上面都講過了。

5、不相等讓di回退到當前條目起始地址（di&0xFFE0），然後指向下一個條目（di+0x20），si指回"LOADER  BIN"起始地址，dx-1（表示當前扇區剩下的條目），cx=11，然後重新比較。

6、如果dx==0，還沒有找到檔案，則讀取下一個扇區，跳到第2步。

等到都讀取完了，我們就jmp  LOADER_SEG:LOADER_OFF，開始執行我們自己的loader了。