先達たちに、「どこからUnixをHackすれば良いのでしょうか？」と聞いた場合、「最初はlocoreからやん」と言う言葉が良く返ってくる。 自分も、その言葉に従ってlocore.sを見ていましたが、その途中いくつか疑問がわいてきました。それは、次のような疑問でした。
これらの事柄は、「もっと前のレベルでlocoreのプログラムをロードするための処理が動いていると言うことに他ならない。」と思い、ネット上で検索すると、PCは電源立上げ時にBootstrapと呼ばれるプログラムをロードして走らせ、この処理がOSを立上げるための処理を起動するらしいと言うことがボンヤリと理解できました。
この辺の処理は、PCを長いこと使っているが良く理解できていなくて、「MBRって言う所を書き換えるとマルチブートが出来るんだよね」のレベルだったので、もっと理解を深めるために調べてみました。
一般的なOS起動プロセスは次のようになります。
PCの電源を入れた時、マザーボード上のBIOS[Basic Input Output System]にある初期化プログラムが最初に動作します。BIOSとは、コンピューターの基本的なハードウェア（キーボード、マウス、プリンター、ディスク等の入出力装置）を制御するプログラムであり、基本的なハードウェア（キーボー ド・マウス・プリンター・ディスク等の入出力装置）の原始的な制御を行います。
そして、OSはBIOSに命令を出すことでこれらのハードウエアをコントロールを行っています。このBIOS内にある初期化プログラムは、下に述べるような処理を行なうことになります。
BISOの初期化プログラムはPOST[Power On Self Test]と呼ばれる診断テストを行ないます。POSTではCPUやメインメモリ、ディスクコントローラ、グラフィックスコントローラ、シリアル／パラレルポート、キーボードコントローラなど、マザーボード上の各デバイスに関する診断が実行されます。
POSTの途中で障害が発見されると、その結果がディスプレイ表示されたり、ディスプレイ表示が行えない場合には、ビープ音を鳴らしたりして、障害の原因を報告します。
ハードウェアの初期化が終了すると、BIOSは起動可能なデバイスの検索を始めます。起動可能なデバイスとして、FD・HDD(IDE,SCSI)・CD・DVD・ZIPと色々なメディアが存在しますが、これらの検索順位は、BIOSメニューの「Boot sequence」項目で指定できるのが最近のマザーボードでは一般的です。
起動ドライブがHDDに決定と仮定すると、BIOSはHDDの先頭セクターから512Byteのデータを読取り、メモリ上の0000:7c00番地にロードを行います。
この512ByteのデータはMBR[Master Boot Record]と呼ばれ、OSの起動に必要なBootStrap Loaderプログラムや、パーティションテーブルの情報が格納されています。
BIOSが先頭セクターから読出したMBRは、次のような構成になります。
MBRをロードすると、BIOSはMBRの中にあるMBR Program(Master Bootstrap Loder)と呼ばれるプログラムを実行し、これに制御を移します。
MBR Programは主に次のような処理を行います。
PBRは、各パーティションの先頭セクターに存在し、この512byteのデータは、OSにより異なった形式になっています。OpeBSDのPBRは下記のようになっており、WindowsのBoot Sectorとほぼ同じ構成になっているようです。
電源立上げ時PCは、リアルモードで動作中であり、A20もcloseの状態にあります。また、ハードウェアの初期化も不十分であるので、OSをロードする前にこれらの処理をしたいところですが、Bootstrapのプログラムでは、サイズが小さいためこれらを行うことが出来ません。そのためOSによっては、Boot Loaderプログラムを読込み、OSを立上げるための前処理とOSのロードを行うプログラムを実行します。
ここまでは、一般的なbootの流れを説明しましたが、簡単にOpenBSDのbootの流れを説明したいと思います。まず、OpenBSDをIDE HDDの領域を全てを使い下図のようにインストールしたとします。
このOpenBSDがインストールされたPCの電源をONにすると、
kernelが読込まれ処理が開始されるとき、最初に動くのが"locore.S"なのだ。と言うことは「hackはlocoreから」と言う格言はあながち間違いでは無いですが、bootの仕組みをわかっていないと、私みたいに「？？？」と言うことになってしまうかもしれない。