基于FAT12的自定义Bootloader无法加载第二阶段的问题排查

核心排查方向 #

1. Stage1磁盘读取逻辑的错误处理缺失 #

绝大多数加载失败的原因是忽略了int 0x13磁盘中断的返回状态，即使读取失败仍强行跳转至Stage2地址，导致执行空内存代码。

• 强制在每次int 0x13调用后检查CF标志位：

  int 0x13
  jc disk_read_failure  ; CF置位则跳转到错误分支
  

• 在disk_read_failure分支添加明确的屏幕输出（比如用int 0x10的0x0e功能打印错误字符），确认是否真的触发了读取失败：

  disk_read_failure:
      mov ah, 0x0e
      mov al, 'F'
      int 0x10
      mov al, 'A'
      int 0x10
      mov al, 'I'
      int 0x10
      mov al, 'L'
      int 0x10
      jmp $  ; 死循环等待
  

2. FAT12参数不匹配 #

Stage1代码中硬编码的BPB参数必须与镜像构建时的FAT12格式完全一致，否则会导致FAT表/根目录解析错误：

• 检查代码中的关键参数：
  • 每扇区字节数（通常512）
  • 每簇扇区数（通常1）
  • FAT表个数（通常2）
  • 根目录项数（通常224）
  • 总扇区数（通常2880）
• 确认镜像构建时用mkfs.fat -F 12的参数与代码一致，比如：

  mkfs.fat -F 12 -n "MYBOOT" -s 1 -r 224 -S 512 boot.img
  

3. Stage2加载地址与org伪指令不匹配 #

• 如果Stage2汇编代码开头用了org 0x7e00，Stage1必须将Stage2加载到0x7e00起始的内存地址（Stage1占用0x7c00-0x7dff）
• 跳转Stage2时必须确保CS:IP指向正确地址，实模式下建议用远跳转明确指定段地址：

  jmp 0x0000:0x7e00  ; 假设DS=0，加载地址为0x7e00
  

4. 镜像构建脚本的正确性 #

• 确保Stage1被写入镜像的第一个扇区，且不会被后续操作覆盖：

  dd if=stage1.bin of=boot.img bs=512 count=1 conv=notrunc
  

• Stage2必须以8.3大写格式写入FAT12镜像，否则Stage1无法找到文件：

  mcopy -i boot.img stage2.bin ::STAGE2.BIN
  

• 确认镜像大小符合1.44MB软盘规格（2880个512字节扇区）：

  dd if=/dev/zero of=boot.img bs=512 count=2880
  

调试技巧 #

用QEMU+GDB单步调试定位问题：

1. 启动QEMU并等待调试连接：

   qemu-system-i386 -hda boot.img -s -S
   

2. 打开GDB连接调试端口：

   gdb -ex "target remote localhost:1234"
   

3. 在Stage1的磁盘读取、FAT解析、跳转Stage2等关键位置设置断点，查看内存中是否正确加载了Stage2的机器码，以及寄存器状态是否符合预期。

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