Int 0x13在真实硬件无报错失效，QEMU中正常的内核加载问题

问题现象 #

编写的16位引导加载程序在QEMU中运行正常，能正确加载内核数据；但在真实硬件上执行时，内核加载逻辑未写入预期数据到0x2000地址，即使注释掉call load_disk，该地址仍显示固定值0x519B，最终导致call KERNEL_OFFSET执行失败。

QEMU运行输出 #

Kernel Successfully Loaded
0x2000 (the Kernel offset)
0xC6BB (what is stored at 0x2000)
0x0080 (the drive)

真实硬件运行输出 #

Kernel Successfully Loaded
0x2000 (the Kernel offset)
0x519B (what is stored at 0x2000)
0x0080 (the drive)

引导加载程序主代码 #

; Set offsets
[org 0x7c00]
KERNEL_OFFSET equ 0x2000

[bits 16]

; Setup Stack
mov bp, 0x1000
mov sp, bp

mov bx, RM_BOOT_MSG
call print_rm
call nl_rm

; Load kernel
mov bx, KERNEL_OFFSET  ; Read from disk and store in KERNEL_OFFSET
mov dh, 10             ; Read X sectors
call load_disk

mov bx, KERNEL_LOAD_MSG
call print_rm
call nl_rm

mov bx, KERNEL_OFFSET
call print_rm_hex
call nl_rm

mov bx, [KERNEL_OFFSET]
call print_rm_hex
call nl_rm

mov bh, 0
mov bl, dl
call print_rm_hex
call nl_rm

call KERNEL_OFFSET    ; Begin entering kernel

jmp $

%include "boot/disk.asm"
%include "boot/32b_gdt.asm"

RM_BOOT_MSG: dw "16-bit RM", 0
KERNEL_LOAD_MSG: dw "Kernel Successfully Loaded", 0

; Padding
times 510 - ($ - $$) db 0
dw 0xaa55

磁盘加载函数代码 #

; Disk
; INT 0x13 0x02 功能说明
; AH = 02
; AL = 读取扇区数 (1-128 十进制)
; CH = 磁道/柱面号 (0-1023 十进制)
; CL = 扇区号 (1-17 十进制)
; DH = 磁头号 (0-15 十进制)
; DL = 驱动器号 (0=A盘, 1=第二个软盘, 80h=主硬盘, 81h=从硬盘)
; ES:BX = 缓冲区指针

; 返回值:
;   AH = 状态码
;   AL = 实际读取扇区数
;   CF = 0表示成功, 1表示错误

; 注: 0x01是引导扇区, 0x02是第一个可用扇区

[bits 16]

; 将驱动器dl上的dh个扇区读取到es:bx指向的位置
load_disk:
    pusha
    push dx

    mov ah, 0x02

    mov al, dh

    mov ch, 0x00

    mov cl, 0x02

    mov dh, 0x00

    int 0x13
    jc .disk_error

    pop dx
    cmp al, dh
    jne .sector_error
    
    popa
    ret

    .disk_error:
        mov bx, DISK_ERR_MSG
        call print_rm

        mov dh, ah
        call print_rm_hex
        call nl_rm

        jmp .fail_loop

    .sector_error:
        mov bx, SECTOR_ERR_MSG
        call print_rm
        call nl_rm

    .fail_loop:
        jmp $

DISK_ERR_MSG: dw "Error loading from disk: ", 0
SECTOR_ERR_MSG: dw "Incorrect number of sectors read", 0

%include "boot/print_rm.asm"

QEMU运行命令 #

qemu-system-i386 -s -usb -drive format=raw, file=\\.\PHYSICALDRIVE2

解决建议 #

• 显式设置ES寄存器：当前代码仅指定BX为KERNEL_OFFSET，但ES默认值在真实硬件与QEMU中可能不同，导致实际写入地址不是预期的0x0000:0x2000。调用load_disk前添加：

  mov ax, 0x0000
  mov es, ax
  

• 添加磁盘读取重试逻辑：真实硬件磁盘读取可能出现偶发错误，INT 0x13返回错误时可重试3-5次，而非直接进入死循环。
• 调整内核加载地址：0x2000地址在真实硬件中可能被BIOS初始化或占用，尝试将KERNEL_OFFSET改为更高地址（如0x10000）。
• 验证磁盘镜像写入完整性：确保写入到物理磁盘的镜像包含正确内核数据，真实硬件对磁盘扇区对齐、写入方式要求更严格，可重新写入并校验。
• 减少单次读取扇区数：部分真实硬件不支持CHS模式下一次性读取10个扇区，先尝试读取1个扇区测试，确认正常后再逐步增加。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者MichaelT572