为何使用INT 13h AH=42h从CD-ROM读取引导加载器失败？求助排查

问题背景 #

我尝试从CD-ROM读取OS引导加载器代码，采用INT 13h AH=42h（扩展扇区读取功能）实现。制作ISO文件后在两台虚拟机测试均出现异常：

• 在QEMU x86_64虚拟机中，提示“OS boot successfully copied to HDD!”，说明CD-ROM读取无错误且已完成硬盘写入，但检查硬盘时找不到引导加载器代码；
• 在VMware x86虚拟机中，直接显示“CDRE”，说明CD-ROM读取过程出错。

对比测试：使用INT 13h AH=2h从软盘启动时，两台虚拟机均正常运行。

相关代码如下：

try_read_os_from_cd:
    mov ah, 42h
    mov dl, e0h
    mov si, DAP_table
    int 13h
    jnc print_copy_boot_msg
    print 'C'
    print 'D'
    print 'R'
    print 'E'

print_copy_boot_msg:
    println_string OS_boot_coping_started ; println is a macro
try_write_boot_to_hdd:
    mov ax, 0
    call l2hts ;l2hts converts LBA address to CHS address
    xor ax, ax
    mov es, ax
    mov bx, os_boot_hdd
    mov ah, 3h
    mov al, 1
    mov dl, 80h
    int 13h
    jnc success_copy
    print 'H'
    print 'W'
    print 'E'

DAP_table:
    db 16
    db 0
    dw 1
    dw os_boot_hdd
    dw 0
    dq 1

times 510-($-$$) db 0
db 0x55, 0xaa

os_boot_hdd:

问题根源分析 #

1. VMware读取失败原因：

   • 硬编码驱动器号dl = e0h不可靠。BIOS启动时会将当前启动设备的驱动器号加载到dl寄存器，硬编码会导致设备不匹配，触发读取错误；
   • 未提前检测BIOS是否支持INT 13h扩展功能。调用AH=42h前需验证扩展功能可用性，部分环境默认不支持该指令。

2. QEMU写入后硬盘无内容原因：

   • DAP表段地址逻辑不严谨。虽DAP表中设置了段地址dw 0，但读取时未显式指定es=0，可能导致数据写入到错误内存区域；
   • CHS转换函数l2hts可能存在逻辑错误。若LBA转CHS的磁头、柱面、扇区参数计算错误，会导致写入到硬盘的无效位置。

修复方案 #

1. 修复驱动器号与功能检测 #

try_read_os_from_cd:
    ; 先检测INT 13h扩展功能是否可用
    mov ah, 41h
    mov bx, 55AAh
    int 13h
    jc cd_ext_not_supported ; 不支持则报错
    cmp bx, 0AA55h
    jne cd_ext_not_supported

    ; 使用BIOS传入的启动设备号dl，不硬编码
    mov ah, 42h
    mov si, DAP_table
    int 13h
    jnc print_copy_boot_msg
    print 'C'
    print 'D'
    print 'R'
    print 'E'
    jmp hang

cd_ext_not_supported:
    print 'EXT'
hang:
    jmp hang

2. 修正DAP表与写入逻辑 #

确保DAP表段地址与写入时的段寄存器一致，同时校验CHS转换逻辑：

DAP_table:
    db 16         ; DAP大小
    db 0          ; 保留位
    dw 1          ; 读取扇区数
    dw os_boot_hdd; 偏移地址
    dw 0          ; 段地址（与写入时的es=0对应）
    dq 1          ; LBA起始扇区（需确认CD-ROM镜像的LBA起始值，部分镜像从0开始）

try_write_boot_to_hdd:
    ; 确认写入硬盘的LBA地址（此处为LBA 0）
    mov ax, 0     ; 传入LBA地址，需匹配l2hts函数参数要求
    call l2hts    ; 转换为CHS，确保函数正确设置ch、cl、dh寄存器

    xor ax, ax
    mov es, ax
    mov bx, os_boot_hdd
    mov ah, 3h    ; 写扇区功能
    mov al, 1     ; 写入1个扇区
    mov dl, 80h   ; 主硬盘
    int 13h
    jnc success_copy
    print 'H'
    print 'W'
    print 'E'
    jmp hang

3. 额外注意事项 #

• CD-ROM镜像需符合ISO 9660或El Torito规范，确保BIOS能识别为可启动设备；
• 确认l2hts函数逻辑正确：柱面= LBA/(磁头数×每柱面扇区数)，磁头=(LBA/每柱面扇区数)%磁头数，扇区=(LBA%每柱面扇区数)+1；
• 调试时可添加寄存器打印逻辑，验证INT 13h调用前后的寄存器值是否符合预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Demtim