Tendo como base a série e projeto passo-a-passo de Nanobyte, esse projeto detalha a criação gradual de um sistema operacional simples, de sua estrutura mais básica até elementos mais complexos.
No momento, a imagem do Sistema Operacional é formada em apenas 1.44MB. Esse era um tamanho popular em sistemas do passado, por ser a capacidade máxima da maioria dos disquetes. Esse é um dos fatores que mostra como o nosso sistema é simples, ao menos comparado com os modernos, como Linux e Windows.
Para entender isso, é necessário saber como um computador liga?. O passo-a-passo é o abaixo.
- A BIOS é copiada do HD (ou SSD) para a RAM.
- A BIOS é executada (Inicializa o Hardware e faz alguns testes)
- BIOS procura pelo Sistema Operacional
- BIOS executa o Sistema
- Sistema operacional inicia.
Tudo que devemos nos preocupar, aqui neste processo, são com os passos 3, 4 e 5. Como a BIOS acha o Sistema Operacional? Existem dois métodos tradicionais, e o que utilizamos aqui é o chamado LegacyBoot.
- A BIOS carrega o primeiro setor de dispositivos bootáveis em memória (0X7C00)
- Ela procura pela assinatura 0xAA55
- Se encontrado, executa o código.
É por isso que a primeira imagem de nosso Sistema foi simplesmente uma imagem válida de inicialização.
; Endereço em que esperamos que o código seja executado.
org 0x7c00
bits 16 ; Para retrocompatibilidade
main:
hlt ; Interompe a CPU.
.halt:
jmp .halt
; ===== Criando um Setor de Inicialização de Boot =====
; Um setor válido possui 512 bytes.
times 510-($-$$) db 0 ; Vamos preencher 510 com zeros...
dw 0AA55h ; E os dois últimos bytes com a assinatura de validação.
Mas, como demonstrado nos comentários, um Setor Válido de Inicialização de Boot deve possuir 512 Bytes. Isso não chega nem próximo dos 1.44MB do nosso sistema, então o Sistema Operacional não deve ser concentrado em um arquivo. Por isso, ele é dividido em dois elementos:
- O Bootloader (a seção de 512 Bytes que inicia e chama a próxima seção)
- Kernel (O resto do sistema)
Mas, para que o Bootloader possa encontrar o nosso kernel (kernel.bin) e executar o resto do sistema, é necessário um sistema de arquivos. É por isso que no bootloader você encontrará as rotinas de leitura de disco, para nosso sistemas de arquivos e as configurações do sistema FAT12 (hoje usado apenas em torradeiras e embutidos bem simples), um sistema extremamente simples de arquivos, para que possamos localizar e executar o Kernel.
Apenas esse processo já é suficiente para preencher todos os 512 Bytes do bootloader quase que por completo, o que mostra quão pouco 512 Bytes são.
Agora com o Kernel sendo executado em outra seção, podemos expandir nosso Sistema Operacional com novas features...