Legacy BIOS汇编Bootloader：.img与.iso格式输入输出异常排查

问题背景 #

我正在开发基于Legacy BIOS实模式的汇编Bootloader，使用BIOS中断（INT 10h负责视频输出、INT 16h负责键盘输入）实现磁盘选择菜单，但在两种格式下出现相反的异常：

• .img格式（512字节，QEMU测试或写入USB）：屏幕黑屏无输出，但INT 16h可正常检测键盘输入；
• .iso格式（通过xorriso和isohdpfx.bin生成）：菜单正常显示（INT 10h工作），但键盘无响应（INT 16h静默失效）。

生成命令：

nasm -f bin -o boot.img boot.asm

xorriso -as mkisofs \
  -o boot.iso \
  -b boot.img \
  -no-emul-boot \
  -boot-load-size 4 \
  -boot-info-table \
  -isohybrid-mbr isohdpfx.bin \
  -V BOOTDISK . 

1. 为何INT 16h在.img中正常、.iso中失效？ #

核心原因是启动环境的栈寄存器状态不一致，叠加xorriso参数错误的影响：

• 纯MBR（.img）启动时，BIOS默认会把栈设置在0x0000:0x7c00下方的安全区域，栈空间完整，INT 16h执行时能正常使用栈保存寄存器、完成中断逻辑。
• ISO启动时，isohdpfx.bin作为前置MBR会先执行，它会修改SS/SP寄存器的初始值，导致栈位置异常（比如栈指针指向无效内存、栈空间被后续加载的数据覆盖）。INT 16h严重依赖BIOS栈完成中断处理，栈异常会直接导致中断静默失效。
  另外，你设置的-boot-load-size 4会加载4个扇区（2048字节），但boot.img只有512字节，多余的1536字节会填充垃圾数据，大概率覆盖了栈区域，进一步干扰INT 16h的执行。

2. 为何.img中屏幕黑屏，.iso中视频输出正常？ #

问题出在视频模式初始化逻辑和段寄存器默认值的差异：

• 纯MBR启动时，部分BIOS不会自动初始化文本模式（比如旧主板或QEMU的特定配置），如果你的代码没有显式调用INT 10h的0x00功能设置80x25文本模式，屏幕会保持黑屏。同时，MBR启动时BIOS默认的DS寄存器可能不是0x0000，而你的代码如果依赖DS/ES指向字符串存储的段，会导致INT 10h找不到输出内容，也会出现黑屏。
• ISO启动遵循El Torito规范，BIOS会自动初始化文本模式；同时isohdpfx.bin执行后会将DS/ES设置为0x0000，刚好匹配你代码中字符串的存储段，所以INT 10h能正常输出菜单。

3. 问题是否与xorriso、isohdpfx.bin、段对齐或BIOS启动规范相关？ #

是的，这些因素都直接导致了异常：

• xorriso参数：-boot-load-size 4是错误配置，你的boot.img是512字节的MBR，应该设置为-boot-load-size 1，避免加载垃圾数据破坏内存环境；-no-emul-boot要求启动镜像兼容El Torito的内存布局，你的代码没有考虑这一点。
• isohdpfx.bin：这个通用MBR会修改寄存器状态（SS/SP、DS/ES），和纯MBR启动的初始环境完全不同，你的代码没有处理这种差异，导致中断行为异常。
• 段对齐：你的代码大概率没有显式初始化段寄存器（DS、ES、SS、SP），而是依赖BIOS的默认值。不同启动环境下BIOS的默认段值不同，直接导致数据访问、栈操作出错，进而影响中断执行。
• BIOS启动规范：MBR（磁盘启动）和El Torito（CD启动）是两种独立的BIOS启动规范，它们的内存布局、寄存器初始值、视频初始化逻辑都有差异，你的代码没有兼容两种环境的初始化流程。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者RemoveOS