為什麼主開機記錄的記憶體地址是 0x7C00?

發表於2016-11-06

《計算機原理》課本說,啟動時,主開機記錄會存入記憶體地址0x7C00。

這個奇怪的地址,是怎麼來的,課本就不解釋了。我一直有疑問,為什麼不存入記憶體的頭部、尾部、或者其他位置,而偏偏存入這個比 32KB 小1024位元組的地方?

昨天,我讀到一篇文章,終於解開了這個謎。

首先,如果你不知道,主開機記錄(Master boot record,縮寫為MBR)是什麼,可以先讀《計算機是如何啟動的?》。

簡單說,計算機啟動是這樣一個過程。

  1. 通電
  2. 讀取ROM裡面的BIOS,用來檢查硬體
  3. 硬體檢查通過
  4. BIOS根據指定的順序,檢查引導裝置的第一個扇區(即主開機記錄),載入在記憶體地址 0x7C00
  5. 主開機記錄把操作權交給作業系統

所以,主開機記錄就是引導”作業系統”進入記憶體的一段小程式,大小不超過1個扇區(512位元組)。

0x7C00這個地址來自Intel的第一代個人電腦晶片8088,以後的CPU為了保持相容,一直使用這個地址。

1981年8月,IBM公司最早的個人電腦IBM PC 5150上市,就用了這個晶片。

當時,搭配的作業系統是86-DOS。這個作業系統需要的記憶體最少是32KB。我們知道,記憶體地址從0x0000開始編號,32KB的記憶體就是0x0000~0x7FFF。

8088晶片本身需要佔用0x0000~0x03FF,用來儲存各種中斷處理程式的儲存位置。(主開機記錄本身就是中斷訊號INT 19h的處理程式。)所以,記憶體只剩下0x0400~0x7FFF可以使用。

為了把儘量多的連續記憶體留給作業系統,主開機記錄就被放到了記憶體地址的尾部。由於一個扇區是512位元組,主開機記錄本身也會產生資料,需要另外留出512位元組儲存。所以,它的預留位置就變成了:

0x7FFF – 512 – 512 = 0x7C00

0x7C00就是這樣來的。

計算機啟動後,32KB記憶體的使用情況如下。

+——————— 0x0
| Interrupts vectors
+——————— 0x400
| BIOS data area
+——————— 0x5??
| OS load area
+——————— 0x7C00
| Boot sector
+——————— 0x7E00
| Boot data/stack
+——————— 0x7FFF
| (not used)
+——————— (…)

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